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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2016
Estrategias de mitigación a partir del estudio del impacto por re-Estrategias de mitigación a partir del estudio del impacto por re-
densificación en el sistema de alcantarillado sanitario en la UPZ densificación en el sistema de alcantarillado sanitario en la UPZ
110 Ciudad Salitre 110 Ciudad Salitre
Efraín José Castor Olano Universidad de La Salle, Bogotá
Jaime Ballén Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Castor Olano, E. J., & Ballén, J. (2016). Estrategias de mitigación a partir del estudio del impacto por re-densificación en el sistema de alcantarillado sanitario en la UPZ 110 Ciudad Salitre. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/58
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ESTRATEGIAS DE MITIGACIÓN A PARTIR DEL ESTUDIO DEL IMPACTO POR RE-
DENSIFICACIÓN EN EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN LA UPZ
110 CIUDAD SALITRE
EFRAÍN JOSÉ CASTOR OLANO
JAIME BALLÉN
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2016
Estrategias De Mitigación A Partir Del Estudio Del Impacto Por Re-Densificación En El
Sistema De Alcantarillado Sanitario En La UPZ 110 Ciudad Salitre
Efraín José Castor Olano
Jaime Ballén
Trabajo de grado presentado como
Requisito para optar por el título de ingeniero civil
Director de Tesis Luis Efrén Ayala Rojas
Magíster en gestión y auditorías ambientales
Ingeniero Civil
Universidad De La Salle
Facultad De Ingeniería
Programa De Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
2016
Agradecimientos
Los autores desean expresar su más sincero agradecimiento a Luis Efrén Ayala Rojas,
ingeniero Civil director del proyecto de Grado, por su asesoría en la elaboración del presente
trabajo de Grado.
Dedicatoria
A los familiares y allegados que con su apoyo y colaboración han contribuido de manera
directa o indirecta en la culminación de nuestras metas universitarias, abriendo paso a otras
futuras.
También a los ingenieros y maestros, quienes marcaron cada etapa de nuestro camino
universitario, y que nos ayudaron en asesorías y sugerencias presentadas en la elaboración del
trabajo de enorme utilidad durante la fase inicial de programación de esta tarea. Gracias
también a todos los integrantes del jurado por sus valiosas recomendaciones.
5
TABLA DE CONTENIDO
Agradecimientos_________________________________________________________ iii
Dedicatoria _____________________________________________________________ iv
Introducción ____________________________________________________________ 9
1. Descripción del problema ___________________________________________ 10
2. Objetivos ________________________________________________________ 12
2.1. Objetivo General. ________________________________________________________________ 12
2.2. Objetivos Específicos _____________________________________________________________ 12
3. Marco Referencial _________________________________________________ 13
3.1. Antecedentes teóricos. ___________________________________________________________ 13
3.2. Marco Teórico __________________________________________________________________ 14
3.3. Marco Conceptual _______________________________________________________________ 18
3.4. Marco Legal ____________________________________________________________________ 27
3.5. Marco Contextual ________________________________________________________________ 28
4. Metodología y análisis del sector UPZ 110 _____________________________ 34
5. Alternativas de mitigación __________________________________________ 53
6. Recomendaciones _________________________________________________ 71
7. Conclusiones _____________________________________________________ 73
Bibliografía ____________________________________________________________ 76
6
Listado de figuras
FIGURA 1 - Proyecciones De Población 2005-2015 15
FIGURA 2 - Método Tubería Polimerizada In Situ 21
FIGURA 3 - Inserción A Tracción De Tubería Flexible De Polietileno. 21
FIGURA 4 - Método De Tuberia Compacta. 22
FIGURA 5 - Principales Áreas Con Mayor Población En Colombia 29
FIGURA 6 - Centro Interactivo De Ciencia Y Tecnología Maloka 32
FIGURA 7 - Indicadores Ambientales Específicos Sobre Aguas Residuales 2010. 35
FIGURA 8 - Pozos Fotografiados. 36
FIGURA 9 - Fotografías Tomadas A Las 8 P.M En Pozos Aleatorios. 37
FIGURA 10 - Ubicación Del Macroproyecto Gran Reserva Del Salitre En La Upz 110. 38
FIGURA 11 - Distribución De Los Diferentes Proyectos Que Componen Gran Reserva Del Salitre. 39
FIGURA 12 - Red Existente Y Puntos De Aforo De Caudal En Proyecto Gran Reserva Del Salitre. 40
FIGURA 13 - Caudales Unitarios. 41
FIGURA 14 - Áreas Establecidas En Los Archivos Sig En Hectáreas (Ha) 42
FIGURA 15 - Comparación De Caudales Aforados, Norma Y Capacidad. 46
FIGURA 16 - Perfil Con Los Caudales Actuales Y Los Aportes Gran Reserva De Mendoza Exclusivamente. 47
FIGURA 17 - Perfil Con Los Caudales Actuales Sin Los Aportes De Gran Reserva De Oporto. 48
FIGURA 18 - Perfil Con Los Caudales Actuales, De Acuerdo A Los Conjuntos Existentes. 48
FIGURA 19 – Perfil De Red De Alcantarillado Actual Con Caudal De Todos Los Proyectos Urbanísticos En
Construcción De Acuerdo A La Norma De La Eaab. 49
FIGURA 20 - Perfil De Red De Alcantarillado Actual Con Caudal De Todos Los Proyectos Urbanísticos En
Construcción De Acuerdo A La Norma De La Eaab. 49
FIGURA 21 - Ruta De Perfiles Con La Codificación De La Eaab De Los Pozos Evaluados Por Sewercad. 50
FIGURA 22 - Ruta De Perfiles Con La Codificación De La Eaab De Los Colectores Evaluados Por Sewercad. 50
FIGURA 23 - Perfil De Los Pozos Y Colectores En Los Sitios Donde Presenta Inundación De Acuerdo A La Tabla
Anterior Por Medio Del Programa Swmm 5.0 52
FIGURA 24 - Comparación De Capacidad De Los Seis Principales Colectores Con Caudal De Diseño Excedido
Cambiando El Coeficiente De Rugosidad De Manning. 53
FIGURA 25 - Tramo De Tubería Con Inundación De Pozos Y Trabajando A Tubo Lleno 57
FIGURA 26 – Tramo De Tubería Con Cambio De Pendiente. 58
FIGURA 27 - Tanques De Almacenamiento Prefabricado 58
FIGURA 28 - Esquema De Depósito Con Sistema De Retención. 59
FIGURA 29 - Esquema Propuesto Del Sistema De Almacenamiento Temporal 59
7
FIGURA 30 - Perfil Funcionamiento Del Colector 62978 Entre Los Pozos Cmp 55747 Y Cmp55815. 60
FIGURA 31 - Almacenamiento Temporal En Swmm 5.0 61
FIGURA 32 - Perfil De Flujo Con Divisor En El Colector Clt 62978 61
FIGURA 33 - Colector Expreso Conectado Directamente A La Red Matriz. 63
FIGURA 34 - Esquema De Funcionamiento Del Colector Directamente A La Red Matriz. 64
FIGURA 35 - Porcentajes De Distribución De Uso Final Del Agua Potable En Una Vivienda Unifamiliar. 65
8
Tablas
Tabla 1 - Tasa De Crecimiento En Bogotá Y Sus Localidades 2005-2010 14
Tabla 2 - Valores Del Coeficiente De Rugosidad De Manning (N), Para Conductos Cerrados 25
Tabla 3 Densidades De Población En Bogotá (1964 - 2010) 30
Tabla 4 Densidades Poblacionales De Acuerdo A La Localidad. 30
Tabla 5 - Comparativa Según Aporte De Caudales Máximos Excedidos En Los Tramos Establecidos. 51
Tabla 6 - Comparación De Caudales Con Distinto Coeficiente De Rugosidad. 54
Tabla 7 - Valor Unitario Para Rehabilitación De Tubería Mediante Método Sin Zanja (Cipp) 55
Tabla 8 - Costo Por Metro Lineal De Instalacion De Una Tuberia Pvc De 14 Pulgadas. 55
9
Introducción
El crecimiento poblacional que se genera en las grandes ciudades da como resultado una la
expansión de sus límites. Dicha situación se deriva la necesidad de extender el área de
servicios prestados. Un ejemplo de esta situación es el de Bogotá, que en los últimos años, ha
tenido un gran crecimiento poblacional por diversas causas y se ha visto obligada a ofrecer
soluciones habitacionales densificando su población; evitando expandir sus límites.
Planteada así la problemática, en Bogotá se han venido realizando construcciones
verticales que exigen una remodelación o rehabilitación de las redes actuales disponibles en
la ciudad. Dentro de este marco se ha considerado necesario enfocar el presente proyecto de
investigación en el impacto, por el cambio de la densificación poblacional, en las redes
sanitarias existentes en la Unidad de Planeamiento Zonal (UPZ) 110, Ciudad Salitre
utilizando programas especializados con los diseños actuales y proponiendo alternativas que
ayuden a mitigar estos impactos.
En el año 2014, se llevó a cabo un trabajo de grado titulado “Evaluación del sistema de
alcantarillado sanitario en la localidad de Usaquén”, en el cual se determinó una capacidad
insuficiente de las redes de alcantarillado por un aumento en su densificación poblacional.
Esta densificación se da por el aumento en la construcción vertical, y se presenta en el sector,
objeto de este trabajo de grado, donde hay construcciones familiares, centros comerciales,
colegios, el terminal de transporte de Bogotá, centros de atracción, entre otros.
Hay otro aspecto que es necesario tener en cuenta en el incremento de la densidad
poblacional del sector, es la población flotante que según los datos suministrados por el plan
de ordenamiento territorial (POT) 2010 en la UPZ 110, son aproximadamente 2.000.000
mensuales.
El propósito de este trabajo de investigación es determinar la afectación por densidad
poblacional, al sistema de redes sanitarias existentes en la zona, y proponer soluciones de
mitigación y estrategias que contribuyan a disminuir el impacto.
10
1. Descripción del problema
La densidad de población ha aumentado en Ciudad Salitre, debido a la gran cantidad de
construcciones verticales que se han desarrollado a partir del año 2002, por cambios en la
normatividad existente.
Como resultado de ello, se puede presentar el colapso del sistema de las redes
existentes de alcantarillado sanitario cuyo servicio es insuficiente, puesto que sus diseños se
hicieron en el año de 1967 aptas para edificios que no superaban los 5 pisos.
Aceptada la existencia de la problemática; en el desarrollo de la investigación
documental se encontró lo que el secretario de planeación en artículo de periódico de El
Tiempo, afirma al respecto:
La costumbre de crecer expandiendo la ciudad hacia sus bordes postergó la preocupación
por reglamentar la renovación urbana de Bogotá. En el año 2000, en el POT correspondiente,
no se plantearon procedimientos ni mecanismos para reglamentar la renovación de la ciudad.
Ese es el objetivo del Decreto 562 del 2014, que responde a las necesidades de una ciudad que
venía renovándose sin controlar densidades ni alturas, sin generar espacio público ni ampliar
redes de servicios públicos. El 72 % de las licencias en Bogotá corresponden a procesos que
avanzan tumbando casas de 2 pisos para construir edificios de 9 a 15 pisos. Un proceso de
renovación sin norma ni dirección, que permitió proyectos como el BD Bacatá o que llevó a
Cedritos al colapso de la red de alcantarillado. (Gerardo Ardila Calderón, 2015)
Dentro de este marco ha de considerarse el propósito fundamental de la presente
investigación el cual es determinar la afectación por densidad poblacional del sector UPZ110,
al sistema de redes sanitarias existentes.
Una vez hecha esta precisión, proponer soluciones de mitigación y estrategias para
disminuir el impacto.
Bajo esta perspectiva la justificación del proyecto se basa en la gran importancia que tiene
para la comunidad el correcto funcionamiento de las diferentes redes que permiten conducir
estas aguas residuales a los destinos finales.
Plantear alternativas o mecanismos de acción, permitirá el buen desempeño de la red a
corto, mediano y largo plazo.
La ingeniería civil tiene la responsabilidad de planificar a través del tiempo los cambios de
las necesidades, en este caso en la ciudad de Bogotá, teniendo en cuenta que la densidad
11
poblacional ha aumentado significativamente en los últimos 10 años, debido a la falta de
terrenos para llevar a cabo nuevos proyectos y a los cambios de normatividad en la ciudad,
razón por la cual en zonas como la UPZ 110 del sector Salitre, inició primeramente con
construcciones verticales de alturas de 17.54 m pero en el tiempo estos diseños se fueron
modificando y actualmente alcanzan los 40 metros de altura.
Muchas de las redes existentes en la ciudad de Bogotá fueron instaladas hace
aproximadamente hace 50 años, se podría preguntar si estas se proyectaron para ser eficientes
frente al desarrollo que la ciudad ha tenido.
Con el fin de cumplir con dicho propósito hoy se poseen herramientas sofisticadas para el
diseño de las redes de alcantarillado, como son los software que facilitan agilidad, precisión y
proyecciones las cuales permiten que el diseño cuente con características de servicio a largo
plazo y al mismo tiempo los materiales son de fácil adquisición actualmente que poseen
características los cuales contribuyen al mejoramiento en estos diseños, mejorando su
capacidad hidráulica y/o proyección.
La intención de la investigación tiene como finalidad determinar la afectación por
densidad poblacional del sector UPZ 110, al sistema de redes sanitarias existentes, y plantear
alternativas que puedan ser implementadas en todos los sitios de la ciudad donde se presenten
dificultades asociadas al aumento de la densidad poblacional y su implicación en las redes de
alcantarillado sanitario.
12
2. Objetivos
2.1. Objetivo General.
Estudiar el impacto por densificación en redes de alcantarillado sanitario con el fin de
hacer propuestas de mitigación, entre la AV. 68 a la Av. Boyacá y entre las calles 22ª - 26
2.2. Objetivos Específicos
Evaluar cuál es el estado de la red actual en Ciudad Salitre Occidental y su funcionamiento,
mediante programas especializados en alcantarillados como son el Software SWMM 5.0 VE
(StormWater Management Model) y SewerCad.
Determinar las zonas de mayor densidad poblacional para evaluar el desempeño de la red
sanitaria mediante aforos y de éste modo determinar la eficiencia del sistema de alcantarillado
sanitario en la localidad de Fontibón zona UPZ 110.
Proponer soluciones de mitigación y estrategias en la red sanitaria, para reducir el impacto
por densificación en la zona.
13
3. Marco Referencial
3.1. Antecedentes teóricos.
En la década de los años 90, la Ciudad puso en marcha un plan maestro de alcantarillado, no
sin antes comenzar con un diagnóstico previo a las redes existentes, con el fin de evaluar
todos los problemas hidráulicos y de igual manera buscar mejoras para hacer más eficiente
este sistema de redes como puede ser la división de redes u otros. La Empresa de Acueducto
y Alcantarillado de Bogotá (EAAB) ha realizado varios estudios hidráulicos en la ciudad de
Bogotá y entre estos tenemos el de la Av.19 con Calle 134 al Norte de la ciudad donde se
determinó que este sector tiene una gran problemática en la red actual de alcantarillado.
Entre los estudios más recientes está el de Lilian Andrea Meza Novoa de la Universidad
de los Andes del programa de Ing. Civil y Ambiental que tenía como objetivo principal la
“Evaluación de sistemas de control para la operación de redes de alcantarillado” este estudio
se realizó en la cuenca del rio Fucha en la ciudad de Bogotá y las subcuencas que hacen parte
de las redes troncales de la Avenida Boyacá y el canal San Francisco, colindante a nuestra
zona de estudio, y mediante el cual se determinó una disminución de la eficiencia del sistema
muy desarrollada, demostrando que ante un periodo de retorno de 25 años las redes troncales
presentaría reboses y se veían presurizadas las redes menores, acrecentando el riesgo ante una
mayor demanda de servicio, más cuando la reglamentación actual no es muy clara en cuanto
a las construcciones verticales.
En el Plan de Ordenamiento Territorial (POT) del 2000 no se tuvo en cuenta una
renovación urbana, razón por la cual se realizó en el 2014 el decreto 562 dando normatividad
al control de densidades y alturas, sin embargo, el 22 de febrero de 2016, el actual alcalde
electo con el decreto 079, deroga el decreto 562, aplicando nueva reglamentación de uso de
suelos en la ciudad. Sin embargo, actualmente se llevan a cabo muchas construcciones, con
permisos de las curadurías, donde se han permitido aumentos en la altura de edificación, sin
tener en cuenta la capacidad de las redes presentes.
14
3.2. Marco Teórico
3.2.1. Crecimiento poblacional
De acuerdo al Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE), el censo
general del 2005 enseña una cifra de población en Bogotá de 6´778.691 habitantes, y con los
datos proyectados por el Departamento Administrativo de Planeación Distrital (DAPD), hasta
el año 2015, la población asciende a 7’878.783 habitantes. En la tabla 1 se consigue conocer
las localidades que tienen una tasa de crecimiento mayor a la media de Bogotá, las cuales
son: Ciudad Bolívar, Fontibón, Suba, Bosa y Usme; consolidando su población.
Tabla 1 - Tasa de crecimiento en Bogotá y sus localidades 2005-2010
Localidades 2005-2010
Colombia 1,19
Tunjuelito -0,03
San Cristóbal 0,02
Rafael Uribe Uribe 0,06
Santa Fe 0,11
La Candelaria 0,11
Puente Aranda 0,13
Antonio Nariño 0,28
Los Mártires 0,36
Barrios Unidos 0,75
Teusaquillo 0,87
Sumapaz 0,89
Chapinero 0,93
Engativá 1,04
Usaquén 1,08
Kennedy 0,33
Bogotá 1,48
Ciudad Bolívar 2,02
Fontibón 2,54
Suba 2,56
Bosa 2,78
Usme 3,88
Fuente: DANE. Censos de población 2005.
El crecimiento poblacional de Bogotá y su distribución en el interior de la misma, es clave
para reconocer escenarios de sobrepoblación y a su vez, las necesidades de servicios básicos
existentes. En la figura 1, podemos apreciar con las cifras de población proyectada por el
DAPD para el año pasado.
15
Figura 1 - Proyecciones de población 2005-2015
Fuente: Departamento Administrativo de Planeación Distrital. (DAPD 2010)
3.2.2. Saneamiento básico
De acuerdo a la Organización Panamericana de la Salud (OPS), los factores del
saneamiento básico son:
Suministro de agua potable
Manejo y disposición final a los sitios indicados de las aguas residuales como
excretas
Manejo y disposición final a los sitios autorizados de los residuos sólidos
Municipales
Aseo urbano
Mejoramiento de la vivienda
Protección de los alimentos
Control de la fauna nociva
Control de Zoonosis
Siendo en el artículo 365 de la Constitución Nacional de Colombia (1991), los servicios
públicos inseparables al propósito social del Estado y por lo tanto, tiene el deber de asegurar
su prestación eficiente a todos los habitantes del territorio nacional.
3.2.2.1. Integralidad del Drenaje Urbano.
La integralidad del drenaje urbano está concerniente con la correlación en cuanto a la
calidad y cantidad de agua.
628,366
338,18
1044,006
569,093
363,707
687,923
387,453
1174,736
646,833
432,724
0 400 800 1200
Ciudad Bolívar
Fontibón
Suba
Bosa
Usme
Millares
2015 2010
16
Las ciudades modernas cuentan con sistemas de drenaje compuestos por tres partes:
El sistema de alcantarillado
La Planta de Tratamiento De Aguas Residuales (PTAR)
Cuerpo receptor
La finalidad de los sistemas de alcantarillados es la de recoger las aguas servidas de las
residencias para una adecuada conducción y posterior tratamiento.
3.2.2.2. Sistemas de recolección y transporte de aguas residuales y lluvias.
3.2.2.2.1. Tipos de sistemas de alcantarillado
Los sistemas de alcantarillado convencionales se clasifican según el tipo de agua que
conduzcan:
Alcantarillado Separado: según (López Cualla, 2003) “Un sistema de alcantarillado
separado es aquel, en el cual se independiza la evacuación de las aguas residuales y
lluvias.”(2003, p. 342), por lo tanto es el sistema en el cual se independiza el
alcantarillado sanitario al alcantarillado pluvial.
A su vez, López Cualla afirma que el alcantarillado combinado: “Es un alcantarillado que
conduce simultáneamente las aguas residuales (Domésticas e industriales) y las aguas
lluvias.” (p. 342)
3.2.2.2.2. Selección del tipo de sistema de recolección y transporte de aguas residuales
De acuerdo a la (Empresas Públicas de Medellín, 2009) para la selección de un sistema de
recolección y transporte de las aguas residuales y lluvias deberán estar involucrados aquellos
aspectos del sistema urbano
17
Proyecciones de la población
Planes de ordenamiento territorial
Densidades de población
Los consumos de agua potable del día y de la semana
Características hidrológicas de sector
Las características de las quebradas, ríos, que puedan ser utilizados como
receptores de las descargas de los aliviaderos
Aspectos socioeconómicos y socio culturales del municipio
Aspectos institucionales
Infraestructuras de redes y vías existentes y proyectadas
Aspectos técnicos y nuevas tecnologías
Las consideraciones económicas y financieras particulares (EPM 2009)
3.2.2.2.3. Evaluación y diagnóstico de las redes existentes de aguas residuales
Se deberá realizar un estudio en la zona seleccionada de los sistemas existentes de redes de
recolección y conducción de aguas residuales, esto con el fin de conocer los posibles
problemas que se presentan.
Dentro del estudio se deberá tener en cuenta aspectos como:
Se deberá determinar cada uno de los componentes que conforman el sistema de
alcantarillado como son tipo de tubería, material de las redes, el diseño de las redes, cámaras
de inspección, interceptores y canales entre otros.
Conocer el plan de saneamiento y manejo de vertimientos (PSMV) que se
maneja en la zona
Conocer la información existente de los sistemas de redes
Conocer los tipos de vertimientos adicionales que se dan al sistema de
alcantarillado
Precisar el estado del sistema de alcantarillado para poder determinar la
capacidad hidráulica que maneja.
18
En la operación y mantenimiento se debe tener en cuenta que:
Aquellos puntos susceptibles de daños, es decir aquellos puntos que
presenten problemas en la estructura de vías o de andenes que ocasione
hundimientos lo cual conlleva a daños en la red
La información registrada en la atención a eventos atendidos, la cual no
deberá ser mayor a un periodo de 24 meses
Conocer las posibles solicitudes por parte de la comunidad y tener claridad
respecto al requerimiento de estas.
Conocimiento de las falencias que se presentan en el sistema de
alcantarillado
Conocer los eventos más representativos y que hayan sido catalogados como
emergencias como son inundaciones o problemas con las redes sanitarias
3.3. Marco Conceptual
Aguas residuales: Desecho líquido provenientes de residencias, edificios, instituciones,
fábricas o industrias. (RAS 2015).
Aguas lluvias: Son provenientes de la precipitación pluvial. (RAS 2015).
Alcantarillado Sanitario: Es el sistema de recolección diseñado para recolectar
exclusivamente las aguas residuales domestica e industriales
Alcantarillado Pluvial: Es el sistema de evacuación de la escorrentía superficial producido
por la precipitación
Alcantarillado Combinado: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la
recolección y transporte, tanto de las aguas residuales como de las aguas lluvias. (RAS 2015).
Alcantarillado separado: Sistema constituido por un alcantarillado de aguas residuales y
otro de aguas lluvias que recolectan en forma independiente en un mismo sector. (RAS 2015).
Coeficiente de retorno: Es el porcentaje de devolución al alcantarillado de la cantidad de
agua que entra a un predio
Consumo: Volumen de agua potable recibido por el usuario en un periodo determinado.
(RAS 2015).
19
Densidad Poblacional: Número de personas que habitan en una extensión de una hectárea
Alcantarillado: Consiste en una serie de tuberías y obras complementarias, necesarias para
recibir y evacuar las aguas residuales de la población y la escorrentía superficial producidas
por la lluvia.
Coeficiente de rugosidad: Medida de la rugosidad de una superficie, que depende del
material y del estado de la superficie interna de una tubería. (RAS 2015).
Conexiones Erradas: En un alcantarillado sanitario es la contribución de conexiones que
equivocadamente se hacen de las aguas lluvias domiciliarias y de conexiones clandestinas.
Colector Principal o Matriz: Recibe los caudales delos tramos secundarios
Plan Maestro de Alcantarillado: Plan de ordenamiento del sistema de alcantarillado de una
localidad para un horizonte de planeamiento dado. (RAS 2015)
Red Local de Alcantarillado: Conjunto de tuberías y canales que conforman el sistema de
evacuación de las aguas residuales, pluviales o combinadas de una comunidad, y al cual
desembocan las acometidas del alcantarillado de los inmuebles. (RAS 2015)
Red Pública de Alcantarillado: Conjunto de colectores domiciliarios y matrices que
conforman el sistema de alcantarillado. (RAS 2015)
Red Secundaria de Alcantarillado: Es el conjunto de colectores que reciben contribuciones
de aguas domiciliares de cualquier punto a lo largo de su longitud. (RAS 2015)
El propósito de la mitigación es la reducción de la vulnerabilidad, es decir la atenuación
de los daños potenciales sobre la vida y los bienes causados por un evento.(s.d.)
Se entiende como medida de mitigación la implementación o aplicación de cualquier
política, estrategia, obras y/o acción tendiente a eliminar o minimizar los impactos adversos
que pueden presentarse durante las estepas de ejecución de un proyecto (construcción,
operación y terminación) y mejorar la calidad ambiental aprovechando las oportunidades
existentes. (Weitzenfeld, 1996)
20
Las estrategias de control en una red de alcantarillado
Son todos los elementos que permitan influir en los procesos, para controlar las variables de
salida deseados, añadiendo robustez al mismo y sin exponer a un riesgo para el mismo.
En el sistema sanitario se busca con estas estrategias de control los siguientes objetivos:
a. Evitar o reducir la posibilidad de inundación en el sistema, que puedan producir
un impacto ambiental, social o económico.
b. Minimizar el costo en la infraestructura existente ofreciendo una extensión de la
vida útil, al maximizar su efectividad o capacidad de acuerdo a las exigencias
actuales, sin la necesidad de reemplazar totalmente la red existente.
c. Restaurar el normal funcionamiento de la red sanitaria existente con un margen
de seguridad aceptable para eventualidades futuras.
Métodos de rehabilitación de tuberías.
Actualmente existen diversos métodos de rehabilitación de tuberías los cuales son
actualmente utilizados por la empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá, con el fin de
dar continuidad a los servicios en casos de daños estructurales en la red. Sin embargo, en la
incorporación de modelos en los programas SewerCad y SWMM, el interés se aleja de daños
estructurales en los colectores, que no existen, sino en el reemplazo del revestimiento en
tuberías, mejorando sus capacidades hidráulicas al disminuir la rugosidad de los conectores.
De acuerdo a Barbosa, (2013), los métodos más documentados actualmente en
rehabilitación de tuberías sin zanja y que están o han estado en práctica de la EAAB, son los
siguientes:
Método CIPP – o de Manga Continua
La Asociación Norteamericana para Tecnologías Sin Zanja (NASTT) con sus siglas en
inglés, define el método CIPP – Cured In Place Pipe o tubería Polimerizada in situ como un
método de rehabilitación de canalizaciones sin excavación que tiene la ventaja de poder
aplicarse en todo tipo de conducto independiente de su sección geométrica.
El objetivo de este método es crear una capa de revestimiento completamente lisa, sin
21
empalmes a base de capas de resina de poliéster o vinilo que le confiere gran resistencia a la
erosión y la deformación.
Figura 2 - Método tubería polimerizada In Situ
Fuente propia
Sliplining
También conocido como de Inserción a tracción, es un método por medio del cual se
introduce una tubería flexible de polietileno de media o alta densidad dentro de la tubería
existente por medio de un cabezal de tracción y una reducción mínima del extremo de la
tubería introducida. Este método es apto para tuberías hasta de 1700 mm. En la figura 3 de
esquematiza el método.
Figura 3 - Inserción a tracción de tubería flexible de polietileno.
Fuente: Sliplining Inserción a tracción [en línea]. Figura reelaborada de
http://www.terraigua.com /sliplining_-_insercion_a_traccion.html
Revestimiento flexible de presión se compone por una capa de poliéster reforzado con fibra
de vidrio. Soporta presiones internas y externas lo que lo hace beneficioso donde las cargas
externas sobre el tubo son considerables.
Un método de instalarse es por medio de un cabestrante que arrastra el tubo reduciendo su
22
diámetro y al reducir la tensión el tubo vuelve a tomar su tamaño y forma inicial. Al finalizar
se somete la tubería nueva a un tratamiento térmico para darle la rigidez necesaria.
Otro método es aplicando una torsión en la tubería nueva a la vez que se tira hasta el otro
extremo, sin embargo, este método puede generar una deformación semipermanente. Al final
del proceso, se ayuda a tomar su forma inicial, aplicando agua fría a presión.
Este método es utilizado en tuberías desde 300mm hasta 1500 mm. De igual modo se
introduce en el conducto y se endurece por medio de tratamiento térmico.
El método Compact Pipe permite la deformación de la tubería tal como se evidencia en la
figura 4, para su posterior inserción en la tubería huésped. La deformación en C de la tubería,
permite una reducción de diámetro de hasta un 35%, facilitando de este modo el ingreso en la
tubería antigua y para que vuelva a tomar su forma original, generalmente se aplica gas o
agua presurizada. Sus diámetros de trabajo son entre 100 mm a 500 mm.
Ambos métodos manejan todos los diámetros habituales para una red local de alcantarillado.
Figura 4 - Método de tuberia compacta. Fuente: http://www.terraigua.com/compact_pipe_-
_insercion_con_previo_doblado_del_tu.html
3.3.1. Ventajas y desventajas del reemplazo de tuberías, mediante métodos sin zanja.
Tal como se mencionó en el capítulo 2.4.1, existen muchos métodos actualmente
utilizados por la EAAB, para poder hacer un cambio de material de la tubería o para el
reemplazo total de la misma.
A continuación se ilustran las ventajas y desventajas de aplicar ésta como alternativa.
23
Ventajas.
No requiere excavación del terreno, por lo tanto, evita cierre temporal de vías peatonales
o vehiculares.
Reducción del tiempo de trabajo. Normalmente las líneas de renovación de entre 10 –
200 m no requieren más de un día para llevar a cabo la tarea.
Manejo de escombros. Al reducirse al mínimo los escombros de tunelación.
Disminución de costos. Se ven reducidos en tiempo, transporte de materiales y licencias
de majos de escombros, así como, evita la interrupción de actividades de la ciudad.
Mínima afectación de usuarios y vecinos al lugar de trabajo. Al efectuarse rápidamente y
con mínima contaminación de elementos suspendidos en el aire.
Desventajas
A pesar de tener una conveniencia económica al no tener excavación, este método
requiere una inversión por parte de la empresa de acueducto y alcantarillado
considerable en maquinaria, equipo y tuberías que sólo permite aumentar puntualmente
la capacidad del sistema sin tener en cuenta el manejo aguas abajo.
No existe una concientización de los usuarios sobre el uso adecuado del recurso hídrico.
Tal y como lo indica un documento técnico del Area de Gobierno de Medio Ambiente de
Madrid, (2005) así:
[...] se hace inaplazable un cambio tendencial en las políticas hídricas, desde una
concepción basada no tanto en el aumento de la oferta como en el mayor
protagonismo la gestión de la demanda, primando el ahorro y la eficiencia en el uso
del agua, y buscando recursos alternativos que permitan proporcionar un agua de
calidad adecuada para cada uso. Para ello es imprescindible desarrollar políticas
integradas desde la colaboración estrecha entre todas las Administraciones Publicas,
en las que las Corporaciones Locales y los propios ciudadanos deben jugar un papel
estratégico fundamental.
Conceptos utilizados para la modelación con SewerCad y SWMM.
Las normas técnicas de diseño de EAAB, (NS-085, 2009) vigente hasta la fecha,
determina que los colectores y canales deben diseñarse como conducción a flujo libre por
gravedad, además señala que aunque el flujo de aguas pluviales o residenciales en una red de
alcantarillado para su recolección y evacuación no es permanente, el dimensionamiento
hidráulico de la sección de un colector o un canal puede hacerse suponiendo que el flujo es
24
uniforme, añadiendo que esto es válido en particular en colectores de diámetro pequeño.
(p.9). Por lo tanto, las condiciones de un fluido a flujo libre son el movimiento por acción de
la gravedad, a presión atmosférica como en un canal a cielo abierto y que la línea
piezométrica se corresponde con la superficie libre del fluido. Por otra parte, el diseño con
flujo permanente, simplifica los cálculos sacando de la ecuación los cambios de energía en el
tiempo. Por supuesto se ha de tener en cuenta que el diseño se realiza con el caudal máximo
horario, que abarca todas las posibilidades de caudal en un día ordinario y su finalidad sería la
de establecer la capacidad de la red actual.
La EAAB, especifica que se deben realizar los respectivos análisis hidráulicos utilizando
la fórmula de Manning:
( ⁄ ) ⁄
⁄ (m/s)
Donde:
V: Velocidad de flujo en m/s
N: Radio Hidráulico en metros R=A/P
A: Área de la sección transversal del conducto en
P: Perímetro mojado en metros
S: Pendiente del conducto en m/m
Y que, por continuidad;
Donde:
Q: Caudal en A: Área de la sección transversal del conducto en
V: Velocidad del flujo en m/s
De acuerdo a la misma norma técnica, alternativo a las formulas el diseñador es libre de
recurrir a otros modelos -de flujo permanente o no permanente- si están justificados los
métodos de cálculo y los resultados, sin embargo, para el análisis de los modelos de la red
existente nos basamos en las formulas anteriormente descritas para verificación de cálculos.
(EAAB, s. f.)
La EAAB sugiere a los diseñadores, que utilicen la ecuación de Manning con los valores
25
de coeficientes de rugosidad que mejor se adecuen a las características internas del material
como se ilustra en la siguiente tabla.
Tabla 2 - Valores del Coeficiente de rugosidad de Manning (n), para conductos cerrados
Fuente norma NS-085 (p. 10)
Los anteriores valores corresponden a datos empíricos de laboratorio que se asemejan a
condiciones ideales sin tener en cuenta las variables que existen en el funcionamiento de una
alcantarillado regular, por lo tanto el valor del coeficiente de rugosidad está en función de las
condiciones del servicio del alcantarillado que dependen del material de la tubería o
conducto, la profundidad de flujo, el desalineamiento vertical u horizontal, sedimentación o
intrusión de materiales extraños a la tubería.
Las pendientes utilizadas en cada tramo, de acuerdo a la norma (EAAB, 2013), deben
cumplir con las especificaciones de Velocidad máxima y mínima de la misma norma, por lo
tanto, la velocidad mínima establecida, es aquella que genera autolimpieza en el conducto de
cada tramo y con este fin se utiliza el criterio de Fuerza tractiva, cuya ecuación es:
Donde:
Esfuerzo tractivo
γ: Peso específico del agua
R: Radio Hidráulico
S: Pendiente
De acuerdo a la EAAB, la velocidad mínima en sistemas sanitarios debe garantizar el
valor de cortante medio, mayor o igual a 1.2 (0.12 ) para el caudal máximo
horario.
Se establecen la velocidad máxima de acuerdo al material de los conductos y estructuras, para
Característica Interna del Material n
Interior Liso 0.010
Interior Semirugoso 0.013
Interior Rugoso 0.015
26
tubería de concreto prefabricado que es la hallada en la zona principalmente se permite hasta
5 y en PVC se permite hasta 10 contenido en la información de la norma NS-085
de la EAAB y contemplando la posibilidad de utilizar pozos de inspección de plástico o con
recubrimiento de material plástico debidamente anclado que permita tolerar los esfuerzos
generados sobre la estructura y de igual modo se debe garantizar la cimentación en la tubería.
En la zona de la muestra para realizar la modelación se tiene en todos los tramo utilizados
como material de tubería en concreto prefabricado.
Para el dimensionamiento de la sección se deben utilizar en los diseños actuales se utilizan
los caudales de la gráfica de caudales unitarios entregada en la norma antes mencionada, y el
diámetro de los tubos se determina asumiendo que el caudal a tubo lleno es igual o mayor
que el caudal de diseño. De todas formas en la red de acueducto local el diámetro nominal
mínimo permitido en la EAAB para redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas
residuales es de 200 mm.
Para cambios de dirección, diseños de pozos, transiciones de entrada y salida, tanto en
pérdida de régimen subcrítico o supercrítico o por unión de colectores en estructuras de pozo
con cámara de caída y mejoras de entrada en estructuras de conexión deben estar apoyadas y
sustentadas de acuerdo a los elementos teóricos correspondientes.
En cuanto a la profundidad a la clave del colector, la norma técnica NS-035
“Requerimientos para cimentación de tuberías en redes de acueducto y alcantarillado”,
especifica que la profundidad mínima a la clave debe ser igual o mayor de 1,20 metros en
calzada y de 0,75 metros en zona verde y se permite disminuir estos valores si se realiza un
cálculo de cargas muertas y vivas sobre la tubería y previa autorización del EAAB. La
profundidad máxima es de 5 metros, pero también puede superarse cuando se garanticen los
requerimientos geotécnicos y estructurales.
27
3.4. Marco Legal
Constitución política de Colombia. Capitulo III. De los derechos colectivos y del ambiente
Artículo 78: La ley regulará el control de calidad de bienes y servicios ofrecidos y prestados
a la comunidad, así como la información que debe suministrarse al público en su
comercialización. Serán responsables, de acuerdo con la ley, quienes en la producción y en la
comercialización de bienes y servicios, atenten contra la salud, la seguridad y el adecuado
aprovisionamiento a consumidores y usuarios. El Estado garantizará la participación de las
organizaciones de consumidores y usuarios en el estudio de las disposiciones que les
conciernen. Para gozar de este derecho las organizaciones deben ser representativas y
observar procedimientos democráticos internos
Artículo 79: Todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano. La ley
garantizará la participación de la comunidad en las decisiones que puedan afectarlo. Es deber
del Estado proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las áreas de especial
importancia ecológica y fomentar la educación para el logro de estos fines.
Artículo 80: El Estado planificará el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales,
para garantizar su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o sustitución. Además,
deberá prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental, imponer las sanciones legales
y exigir la reparación de los daños causados. Así mismo, cooperará con otras naciones en la
protección de los ecosistemas situados en las zonas fronterizas.
Decreto 2811 de 1974: Código Nacional de los Recursos Naturales renovables y no
renovables y de protección al Medio Ambiente. Regula el manejo de los recursos naturales
renovables, la defensa del ambiente y sus elementos
Ley 9 de 1979: Código Sanitario Nacional. Residuos líquidos saneamiento básico
Ley 142 de 1994 Servicios Públicos Domiciliarios Establece el régimen de servicios
públicos domiciliarios; las actividades que realicen las personas que los prestan siendo la
norma marco para saneamiento básico en cuanto a prestación de servicios. Esta ley se aplica a
los servicios públicos domiciliarios de acueducto, alcantarillado, aseo, energía eléctrica,
distribución de gas combustible, telefonía pública básica conmutada y la telefonía local,
28
móvil en el sector rural. A las actividades que realicen las personas prestadoras de servicios
públicos es fundamental pues respalda todo lo referente a saneamiento básico principalmente
buscando:
Garantizar la calidad del bien objeto del servicio público y su disposición final para
asegurar el mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios.
La ampliación permanente de la cobertura mediante sistemas que compensen la
insuficiencia de la capacidad de pago de los usuarios
Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico - RAS. Titulo D
“sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales domesticas pluviales”
Reglamento interno de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.
Plan de Ordenamiento Territorial POT (2013)
3.5. Marco Contextual
La ciudad de Bogotá ha visto como su población ha aumentado, en las últimas décadas,
sin ningún control en la distribución, teniendo una expansión en los municipios aledaños
pero como principal fuente de trabajo la zona centro de Bogotá, por lo tanto, la
administración pasada, junto con su nuevo POT, ha sacado nuevas reglamentaciones que
permitan la construcción de grandes edificaciones de altura, principalmente residenciales, que
dé solución al déficit habitacional que presenta la ciudad.
El decreto es el 562 de 2014, “por el cual se reglamentan las condiciones urbanísticas para
el tratamiento de renovación urbana, se incorporan áreas a dicho tratamiento y se adoptan las
fichas normativas de los sectores con este tratamiento y se dictan otras disposiciones.”,
amplia una gran zona de reactivación poblacional, dando vía libre a muchos proyectos, y con
respecto al manejo de redes de alcantarillado en el artículo 36, dicta que:
[…]La formulación del plan parcial de renovación urbana deberá incluir, en la formulación
de su documento técnico de soporte, la factibilidad de servicios de redes de acueducto y
alcantarillado sanitario y pluvial del prestador de servicios. Dicha factibilidad podrá considerar
la implementación de métodos no convencionales en redes internas para dar viabilidad a la
propuesta de expansión, aprovechando la capacidad remanente en horas valle.
Dicha norma, ofrece a los constructores la factibilidad de usar métodos no convencionales,
con el fin de cumplir con los requerimientos de las redes existentes.
29
Como se puede ver en la figura 5, de los 32 principales territorios con población superior a
200,000 habitantes en Colombia, 13 localidades de Bogotá ingresan a ésta gráfica, entre ellas
la localidad de Fontibón, superando muchas de las ciudades de departamentos de Colombia,
evidenciando la fuerte consolidación poblacional de la capital.
La adaptación del suelo en la ciudad se señala en la tabla 3, en el que se expresa un
aumento en las densidades de la población, con respecto al área desarrollada, entre los años
1985 – 1996, obligando a la ciudad a expandirse en la siguiente década.
Figura 5 - Principales áreas con mayor población en Colombia Fuente: – DANE
(Proyecciones de población 2005 – 2020)
30
Tabla 3 Densidades de población en Bogotá (1964 - 2010)
Año Población Área
Desarrollada
Pob./Área
desarrollada
Δ poblacional / Δ Área
Desarrollada
1964 1.697.311 14.615 116,1
1973 2.571.548 18.985 135,5 192,88
1985 3.982.941 24.046 165,6 143,84
1996 5.850.861 29.308 199,6 293,52
2005 6.778.691 38.430 176,4 101,71
2010 7.363.782 41.404 191,6 196,74 Fuente: Departamento Administrativo de Planeación Distrital. (DAPD)
De acuerdo al Plan de Ordenamiento Territorial (POT, 2013), “El patrón de crecimiento
de la ciudad ha generado un desbalance en la distribución de la población dentro del
territorio, teniendo una periferia altamente poblada (entre 500 y 1000 habitantes por hectárea)
en contraste con un centro que ha perdido población residente (en promedio 200 habitantes
por hectárea).” (P. 8). Para evitar que éste fenómeno se siga presentando, la administración
distrital, estimuló técnicas de redensificación permitiendo mayores alturas y metros
cuadrados construidos en áreas centrales de la ciudad.
Tabla 4 Densidades poblacionales de acuerdo a la localidad.
LOCALIDAD COD. UPZ
NOMBRE UPZ POBLACIÓN HOMBRES
% MUJERES
% DENSIDAD
HAB/hectárea
Fontibón 75 Fontibón 139.351 47,8 52,2 282,4
Fontibón 76 Fontibón San Pablo 32.717 49,7 50,3 109,4
Fontibón 77 Zona Franca 41.808 47,0 53,0 141,1
Fontibón 110 Ciudad Salitre Occidental 42.573 45,9 54,1 198,4
Fontibón 112 Granjas de Techo 24.201 45,6 54,4 53,4
Fontibón 114 Modelia 39.720 46,2 53,8 159,2
Fontibón 115 Capellanía 16.965 47,8 52,2 68,4
Fontibón 117 Aeropuerto El Dorado 863 57,4 42,6 1,2
Total Fontibón
338.198 48,4 51,6 112,8
Fuente: SDP - SIEE - DICE, Boletín No. 18. Población, Viviendas y Hogares a junio 30 de 2010, en relación con la estratificación socioeconómica vigente en el 2010.
En la tabla 4 se puede determinar que los cálculos de densidad poblacional de la localidad
de Fontibón, se realizaron sin tener en cuenta que solo el 53 % del área de total de Ciudad
Salitre Occidental es de uso residencial. Sin embargo, cada proyecto de la zona, tiene una
densidad poblacional específica, la cual usaremos para determinar el aporte de cada proyecto,
al alcantarillado, con lo cual se evita sobredimensionar las necesidades en zonas específicas
31
de la red. Véase tabla 3. Es preciso destacar que la población flotante en la zona es mayor a 2
millones mensuales, principalmente por el terminal de transportes, por lo tanto la densidad
bruta para el año 2010, supera los 2000 habitantes por Hectárea de acuerdo al mapa de la
Secretaría Distrital de Planeación.
Desarrollo en Ciudad Salitre.
Ciudad Salitre, nació de un diseño de los años 70, donde debía tener en su proyectos bases
para empleo, vivienda y servicios cubiertos, con el fin de garantizar el acceso a la prestación
de servicios a toda la población que la habita. De este modo, según la Secretaria Distrital de
Planeación (SDP), “contribuir a disminuir el déficit habitacional mediante facilidades para
adquirir vivienda” (2010). Población y Desarrollo Urbano. Ciudad de Estadísticas, Boletín
23, p. 35.
La concepción de ciudad dentro de la ciudad hace referencia a una planeación de unidades
habitacionales menores. Que de acuerdo al nombrado boletín debía contar con las siguientes
características:
- Autosuficientes dentro de la gran ciudad
- Zonas de crecimiento poblacional balanceado
- Intensificación del uso del suelo mediante la densificación en altura
- Agrupación de diversas actividades y servicios: vivienda, empleo, dotacionales,
recreación y comercio.
La UPZ Ciudad Salitre Occidental se localiza en el costado oriental de la localidad de
Fontibón, tiene una extensión de 224,4 hectáreas, equivalentes al 6,8% del total de área de las
UPZ de esta localidad. Ciudad Salitre corresponde a terrenos de la Hacienda El Salitre
cedida en los años 30, a la Beneficencia de Cundinamarca, y donde tan sólo hasta el año de
1987 se reavivó el proyecto de desarrollo urbano, en las 250 hectáreas comprendidas entre
la Av. El Dorado y la Calle 22, y entre la Carrera 50 y la Avenida Boyacá.
Entre 1992 y 1995, de acuerdo a la Alcaldía de Bogotá, Ciudad Salitre fue un espacio con
algunas construcciones dispersas y sin gente. Solo Algunas instituciones, como Compensar o
la Terminal de Transportes, se encontraban ubicadas en el sector para ese entonces. Sin
embargo, a partir de 1996 se llevó a cabo el proyecto urbanístico.
También en 1996 se construyó el Centro Interactivo de Ciencia y Tecnología Maloka, figura
32
6, siendo el primer museo hecho en Colombia, que permite a los usuarios interactuar con los
objetos que se exhiben. Alcanza 17 mil metros cuadrados de construcción, en los cuales se
encuentra un cine en forma de domo.
Figura 6. Centro Interactivo de Ciencia y Tecnología Maloka
Fuente: Alcaldía Local de Fontibón
La SDP también afirma que, de las 8 unidades de planeamiento zonal que conforman la
localidad de Fontibón, las dos que más concentran población son: Fontibón con el 40,8%,
Ciudad Salitre Occidental con el 12,7%.
De acuerdo al boletín nombrado, uno de los objetivos dentro del proyecto Ciudad Salitre es
aumentar la densidad de ocupación, obligando a evaluar y dar soluciones a posibles
problemáticas que se presenten en la zona.
Población en Ciudad Salitre Occidental
De acuerdo a los datos obtenidos en el Censo General en el 2005, la población total era de
35.429 habitantes, y el DANE proyectó con una tasa de crecimiento del 1.83 %, que la
población al año 2010 es de 42.573, con lo cual proyectado con esta misma tasa de
crecimiento al año 2041, su población aumentaría a 73.869 habitantes.
Actualmente, de acuerdo a la Alcaldía Local de Fontibón, Ciudad Salitre cuenta con 67
conjuntos, más otros nueve en construcción, entre los que se destacan conjuntos con hasta
2900 apartamentos. “La totalidad de las viviendas en Ciudad Salitre hace parte de conjuntos
de propiedad horizontal. La mayoría de las 13.757 unidades habitacionales son apartamentos
(ubicados en torres de altura variable), aunque también hay casas.” (2010)
33
Densidad Poblacional en Ciudad Salitre Occidental.
Con la proyección de habitantes obtenidas en el anterior numeral, se podría teóricamente
determinar cuál es el crecimiento de la densidad poblacional neta de la zona, teniendo en
cuenta que su área es de 224,04 Ha de acuerdo al POT, y que solo el 53% corresponden a uso
residencial, en el cual se enfoca éste trabajo, el área residencial seria de 118,74 Ha, con lo
cual la densidad poblacional de diseño sería de aproximadamente 622 habitantes por
Hectárea.
34
4. Metodología y análisis del sector UPZ 110
Para la modelación hidráulica se utilizaron programas comerciales especializados en
alcantarillados los cuales permitieron visualizar dónde estarán los problemas a futuro por la
densificación poblacional de la zona, teniendo en cuenta la infraestructura actual de la zona.
Para el ingreso de los datos a los programas, en el estudio se tomaron como base los datos
obtenidos de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB), además, de la
georeferenciación del programa ArcGIS, generando los puntos de los pozos junto con la
longitud de la tubería que los conectan con la mayor precisión posible.
Una vez establecida la infraestructura existente en los programas, los valores de caudales
actuales y futuros son cruciales para poder evaluar el comportamiento lo más cercano a su
comportamiento actual y futuro. Para los valores de los caudales se han validado los datos
actuales de consumo existentes para los estratos socio-económicos que tienen en la Secretaría
Distrital de Planeación (SDP), con el fin de comparar con los valores tanto del Reglamento de
Aguas Sanitarias (RAS) como del EAAB, y tomar los valores más conservadores y
adaptarlos al diseño existente.
4.1. Consumo de agua en Bogotá de acuerdo al estrato Socio-económico.
“La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que la cantidad adecuada de agua
para consumo humano (beber, cocinar, higiene personal y limpieza del hogar) es de 50
lts/hab-día.” (Secretaría Distrital de Planeación, 2012, p. 25). Sin embargo, se demuestra que
el consumo de agua para una persona supera ampliamente esa cifra, sugiriendo incluso que se
duplique esa cantidad, y en los estratos altos esta cifra se hace mucho menor de acuerdo a las
estadísticas manejadas en diferentes localidades de Bogotá, en las que se incluye la de
Fontibón, y se excluyen manzanas sin clasificación de estratos o zonas rurales.
35
Figura 7 - Indicadores ambientales específicos sobre aguas residuales 2010.
Fuentes: EAAB. Base de Datos.
Como se puede ver en la tabla de la figura 7, los estratos 4, 5 y 6 son los que más producen
agua residual por persona. De acuerdo al RAS 2012 se establece un consumo mensual de
14,3 m3, que con un coeficiente de retorno de 0.85, obtenemos una producción de agua
residual de 12.15 m3
aproximadamente, superando ampliamente las cifras obtenidas entre los
estratos 4 y 5 que están en estudio, y como se demuestra en la tabla 3 del capítulo 4.4, los
valores de caudal de la EAAB es en promedio un 61,3% mayor que el RAS, además de que
para nuestra modelación no se tiene en cuenta un valor general de consumo diario, sino que
se tiene en cuenta los valores pico dentro del colector de la red. Cabe aclarar que en los
caudales obtenidos de las normas de la EAAB, se diseñan las redes de alcantarillado a tubo
lleno, ya que tienen incluido un aumento por aireación necesaria, además de infiltración y
conexiones erradas.
4.2. Elección de la muestra representativa.
Ante el tamaño de la zona y el número de tuberías y pozos, se vuelve inviable hacer una
modelación de toda la unidad zonal, teniendo en cuenta las tomas de caudal en todos los
puntos claves.
litros/per-Cap*día
litros/hogar*díaLitros/vivienda*día0
100
200
300
400
500
600
Estrato1
Estrato2
Estrato3
Estrato4
Estrato5
Estrato6
Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3 Estrato 4 Estrato 5 Estrato 6
litros/per-Cap*día 49,68 58,83 69,5 108,4 143,66 221,64
litros/hogar*día 174,77 211,78 227,58 301,08 390,24 561,36
Litros/vivienda*día 200,85 238,83 249,01 302,7 384,92 534,84
36
Antes de llevar a cabo una modelación en la zona, se hizo un registro fotográfico en pozos
aleatorios de la red de alcantarillado con el fin de tener una idea generalizada del
funcionamiento de la red actual, y así poseer una idea de cuáles serían las implicaciones ante
una posible redensificación de la zona. En la Figura 9 se pueden ver los pozos fotografiados
en un sector con mayor convergencia aproximadamente entre las 8 y las 8:30 p.m. en las
zonas tal y como lo indica la figura 8:
Figura 8 - Pozos fotografiados.
Nota: Arriba, ubicación pozos fotografiados. Abajo posición global en la
red sur-oriental de alcantarillado de la UPZ 110.
Fuente Propia.
37
Figura 9 - Fotografías tomadas a las 8 p.m en pozos aleatorios.
Fuente Propia
Se puede distinguir un flujo uniforme, con una altura de la lámina de agua, superior al
50% del diámetro del colector.
Para la modelación se ha elegido la zona noroccidental de la unidad zonal en estudio ya
que es una red que tiene una única salida a la red troncal del alcantarillado, facilitando la
comparación de caudal entre pozos y el aporte de cada zona y al mismo tiempo simplificando
la implementación en los programas de modelación, y también teniendo en cuenta que hasta
el año 2009 era un terreno baldío y que actualmente se encuentran en construcción diferentes
etapas, que impactaron ampliamente en la zona.
En esta misma zona se ha encontrado un macroproyecto llevado a cabo desde el año 2009
por la empresa Cusezar cuyo nombre ha sido Gran Reserva del Salitre.
Cabe aclarar que la construcción de la empresa Cusezar en esta zona, no es un ejemplo de
redensificación, ya que son construcciones nuevas y no han existidos casas o edificaciones de
menor altura con anterioridad al proyecto actualmente existente. Sin embargo, las redes de
alcantarillado tanto pluvial como sanitario existentes, si corresponden a los diseños y
proyecciones inicialmente constituidos en toda la unidad zonal y que fueron instalados hace
más de 30 años, tiempo en el cual, la normatividad permitía una construcción vertical no
mayor a 18 metros en discordancia con la actual que permite construcciones hasta de 40
metros. Por lo tanto, aunque esta zona no es un ejemplo de redensificación, si es un buen
38
punto de estudio para la implicación de la redensificación en la red de alcantarillado sanitario
en la zona, la cual es finalidad de observación en este trabajo.
La zona de estudio recibe las aguas sanitarias exclusivamente de unidades residenciales,
excluyendo unidades comerciales, institucionales o públicas, (terminal de transportes,
colegios, comercios, etc.), siendo las unidades residenciales el objeto de este estudio.
4.2.1. Macro Proyecto Gran Reserva del Salitre
La constructora Cusezar desde el año 2010 ha llevado a cabo un proyecto macro en nueve
lotes del sector salitre occidental, a los cuales se les dieron diferentes proyectos urbanísticos
que suplieran la creciente demanda en el sector con características muy particulares en cuanto
elevación, llegando en determinados proyectos hasta los 14 pisos, siendo los perimetrales los
de mayor altura. La ubicación del proyecto se puede apreciar en la figura 10.
El Macroproyecto ha recibido el nombre de Gran Reserva del Salitre y se conforma por
nueve proyectos diferentes tanto en el tipo de edificaciones, como el nicho de mercado al que
está dirigido. La ubicación de cada uno de estos proyectos se representa en la figura 11.
Figura 10 - Ubicación del Macroproyecto Gran Reserva del Salitre en la UPZ 110.
Fuente: Open Street Map
39
4.3. Aforo de Caudales
Una vez establecida la zona a tomar muestras en campo, se establecieron una serie de pozos
para realizar la inspección y toma de datos que nos facilitaron la comparación de aportes en
cada zona. Se tomó como base el pozo donde concurrían todas las tuberías antes de verter a la
red troncal sobre la avenida Boyacá, y se comparó ese caudal con tres pozos que alimentaban
esa red, tal como se señala en la figura 12.
Figura 11 - Distribución de los diferentes proyectos que componen Gran reserva del Salitre.
Fuente: Datos página Web de la constructora Cusezar
40
Aproximadamente un 90% de la red existente, fue instalada en junio de 1985 por la Empresa
de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.
Se tomaron registros de profundidad y velocidad en cada uno de las tuberías que llegaban
a los pozos de inspección, desde las 5:30 a.m. hasta las 10 a.m. y desde las 4;30 p.m. hasta las
9 p.m. durante cuatro días (29 y 30 de agosto y 1° y 3 septiembre de 2015), siendo los datos
tomados en horas pico de actividad con el objetivo de encontrar la lectura de caudal máxima
horaria que se corresponde con el caudal de diseño utilizado en la comprobación del modelo
Figura 12 - Red existente y puntos de aforo de caudal en proyecto Gran Reserva del Salitre.
Fuente: Datos SIG de EAAB
41
de la red actual existente y la cual fue base para hacer las proyecciones a futuro.
4.4. Determinación del caudal de acuerdo a EAAB.
La identificación del caudal de diseño en la norma del acueducto se determina de acuerdo a
una gráfica especificada en el mismo documento, de acuerdo a la densidad de población
proyectada.
Figura 13 - Caudales Unitarios.
Fuente: Norma técnica NS-085 “Criterios de diseño de sistemas de alcantarillado” (p.23).
En la figura 13 para determinación del caudal de diseño se identifican tres curvas que
están en función al área, de acuerdo a los caudales unitarios.
En el diseño de los colectores la EAAB, se utiliza el caudal de diseño de acuerdo a la
norma NS-085 ilustrado en la figura 14, la relación entre el caudal de diseño y la capacidad a
tubo lleno, puede ser igual o menor a 1, ya que la EAAB contempla en los caudales una
mayoración para aireación, además de conexiones erradas e infiltración.
42
Figura 14 - Áreas establecidas en los archivos SIG en Hectáreas (Ha)
Fuente: Datos obtenidos del programa ArcMap
Las figuras 13 y 14 muestran la relación que hay para obtener los caudales sanitarios en
cada pozo. Si tomamos cada proyecto por independiente y se utiliza su área, de acuerdo a las
áreas de drenaje que se encuentran consignadas en la base de datos de la EAAB, incluyendo
zonas comunes, los caudales obtenidos son una medida racional de los aportes a cada pozo.
Las áreas de color azul en la figura 14, son las que están en los archivos SIG de EAAB, y
solo en dos proyectos, los cuales están aún en construcción, tuvo que ser calculada su área
por medio del programa ArcGis.
En la tabla 3, se puede apreciar como el caudal obtenido por medio de la norma NS-085 de
la norma de EAAB, es ampliamente más conservador que los obtenidos por el RAS 2012
dando un margen amplio a contingencias que se puedan presentar en un futuro.
43
Tabla 3 - Comparación de Caudales del RAS frente a la norma NS-085 de EAAB.
Nota: Todos los datos de caudal están dados en litros por segundo (l/s)
Fuente propia
4.5. Caudal máximo en campo.
Al tomar muestras en los pozos de inspección seleccionados, en horas tanto pico, como valle,
se determinó que funcionaban con completa normalidad, puesto que no se evidenció un
caudal que las tuberías provistas no lograran evacuar eficientemente y siempre con una
ventilación adecuada en la misma. Por supuesto, se ha de tener en cuenta que aún están en
proyecto o en fase construcción, los principales proyectos que hacen aportes a éste mismo
sistema de alcantarillado.
Los datos tomados en práctica fueron de velocidad y profundidad de flujo en la tubería
que llegaba al conector, datos suficientes para determinar el caudal que llegaba al mismo.
Caudal RAS -
2010 Caudal Norma NS-085
N° Apartamentos
/ proyecto
Habitantes aprox. 4,5 x apartamento
área (Ha)
Caudal
Medio Diario QMD
(l/s)
Caudal
Máximo Horario
QMH
(l/s)
Densidad Poblacional
Hab/Ha
Ecuación
de acuerdo a
Gráfica.
Caudal de
diseño (NS-
085) (l/s)
% diferencia RAS-EAAB
Gran Reserva de Oporto
308 1386 1,629 11,23 14,60 851 >750 18,68 21,8
Gran Reserva de Rioja
200 900 0,919 7,29 9,48 979 >750 20,71 54,2
Gran Reserva de Mendoza
47 212 0,607 1,72 2,23 349 <400 11,30 80,3
Gran Reserva de Navarra
176 792 0,749 6,42 8,34 1057 >750 21,49 61,2
Gran reserva de Toscana
240 1080 1,146 8,75 11,38 942 >750 19,90 42,8
Gran reserva de Piemonte
53 239 0,448 1,94 2,52 533 400-750 15,37 83,6
Gran Reserva de Chablis
33 149 0,382 1,21 1,57 390 <400 11,30 86,1
Gran Reserva de Valdivia
280 1260 0,447 10,21 13,27 2822 >750 23,59 43,7
Gran Reserva de Trento
106 477 0,588 3,86 5,02 812 >750 22,45 77,6
Promedio 61,3%
44
Las velocidades en los 4 tramos siempre fueron inferiores a las máximas permitidas, cuyo
valor máximo medido en campo fue de 1,23 m/s, de acuerdo a las medidas obtenidas con el
caudalimetro digital modelo FP-101, correspondiente a la pendiente de los conductos de la
zona y teniendo en cuenta que para el concreto prefabricado se encontró en las tuberías, el
máximo valor permitido es 6m/s, se hizo necesario evaluar en el modelo si la fuerza tractiva
en los conductos son adecuados a la norma, para que existe una adecuada auto limpieza.
En el lapso de tiempo en la mañana y en la tarde de 4 horas y media, se tomaron 10
lecturas de cada pozo, para un total de 40 tomas en los cuatro días, y de todos los resultados
hemos tomado solo el valor más alto con propósito de comparación con los caudales teóricos
proyectados para la red actual, de acuerdo a la figura 15.
4.6. Caudal máximo teórico.
Al contrastar el número de unidades habitacionales con el área que ocupan se considera
que se encuentra consolidado y que la densificación urbana de las áreas eferentes son medias
a altas, motivo por el cual los aportes de aguas residenciales pueden tener un comportamiento
hidráulico considerable en los colectores, y por lo tanto, se estiman los caudales de aguas
residuales creados de acuerdo a la norma técnica NS-085 de la Empresa de Acueducto y
Alcantarillado de Bogotá, se utilizarán la curva de aportes correspondiente para cada aporte a
la red.
De acuerdo a la mencionada norma, el caudal residual para este caso particular de
alcantarillado separado, está determinado de acuerdo a la densidad de habitantes por cada
hectárea y solo bajo tres curvas en función del área que tributa, las ecuaciones para 750
habitantes por hectárea o superiores es 20.399X-0.1804
, para entre 400 y 750 habitantes es de
13.555X-0.1569
y para menores de 400 se recomienda tomar el valor directamente de la gráfica
de la figura 13.
Advierte la norma que con este valor se puede diseñar a tubo lleno pues está mayorado
para incluir aireación necesaria, conexiones erradas o caudales por infiltración, que ya se
encuentran contemplados en éstas curvas.
En el estudio de ésta zona, se determinaron, dos diferentes caudales teóricos, el primero el
aportado por todos los proyectos cuando estuvieran terminados y con la densidad de
45
saturación, y el segundo, el máximo teórico que pueden transportar las redes existentes y que
a pesar de estar elaboradas con un pensamiento a futuro, se basaron en estructuras cuya
elevación vertical era inferior a la autorizada por las actuales curadurías en Bogotá.
El objetivo del actual trabajo, no fue el diseño de la red de alcantarillado, sino la
evaluación del existente y con base en las necesidades a futuro, proponer estrategias en el
mismo, por esta misma razón, se utilizaron ambos caudales, para evidenciar gráficamente la
necesidad de una solución en el sistema para que sea funcional.
4.7. Comparación de caudales.
De los cuatro pozos escogidos para tomar medidas de caudal, se encontró que tienen un
amplio desempeño comparado con los caudales de diseño de acuerdo con la gráfica de la
figura 13, siendo la relación caudal/capacidad de la tubería inferior incluso al 60% de la
misma; sin embargo, estos valores eran de esperarse puesto que aún estaban en proyecto de
construcción la mitad de las edificaciones del Macro proyecto Gran Reserva del Salitre,
además de las existentes actualmente, no todos los apartamentos se han ocupado y por esta
razón no se encuentran a la máxima densificación poblacional.
Tabla 4 - Máximos valores aforados versus norma y capacidad
Pozo Colector Q aforado Q Norma
Acumulado Capacidad (flujo lleno)
CMP55797 CLT62897 30,3 54,18 157,58
CMP55841 CLT62926 43,6 90,06 70,89
CMP55891 CLT 62927 61,9 114,96 191,93
CMP55914 CLT62928 138,51 147,63 300,6
Nota: Q = Caudal; Q norma = NS-085; capacidad a tubo lleno de acuerdo a cada tramo en el programa SewerCad.
Fuente propia
También se debe tener en cuenta que los valores de los caudales de diseño de la Empresa
de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, se encuentran mayorados, permitiendo que los
cálculos de nivel de fluido en la tubería se manejen a tubo lleno, porque ya se tiene en cuenta
aireación, conexiones erradas e infiltración.
De acuerdo a los datos contenidos en la tabla 4, se puede apreciar en la representación
gráfica de la figura 15, que los caudales aforados son inferiores a los obtenidos utilizando los
46
caudales acumulados de la norma NS-085 de la tabla 4, y solo en el pozo CMP55841 se
encontró limitada la capacidad del tramo con respecto al de diseño de la norma.
Figura 15 - Comparación de caudales aforados, norma y capacidad.
Fuente propia.
Por supuesto el caudal aforado es menor a la capacidad a tubo lleno, razón por la cual
todavía no se encuentra un colapso del sistema, pero aún faltan tres proyectos que aportarán a
la red, dando disminuida la capacidad de la red actual.
4.8. Criterios de modelación.
Con el fin de conseguir resultados que fueran compatibles con las normas existentes en la
Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, fue necesario recurrir a los manuales
técnicos de dicha entidad y tomar de ahí los criterios y valores que se describen a
continuación:
Coeficiente de Rugosidad de Manning n= 0.013
Se ha tenido en cuenta que a pesar que la tubería lleva más de 30 años instalada, no ha
tenido conexión alguna, por lo cual su desgaste y porosidad debe ser adecuada, y por
esto para el presente modelo, en todos sus tramos, se toma el valor correspondiente a
material semirugoso n = 0.013, de acuerdo a la tabla 2, para las tuberías en concreto
0
100
200
300
400
CMP55797 CMP55841 CMP55891 CMP55914
Ca
ud
al e
n l/s
Pozo
Q aforado Q Norma Acumulado Capacidad (flujo lleno)
47
encontradas en la zona.
Fuerza tractiva mayor o igual a 1.2 (0.12 ).
Debido a que en tramos iniciales es difícil garantizar la velocidad mínima requerida, se
comprobó en estos casos una velocidad mínima existente, recomendada en el RAS- 2000 de
0,75 m/s. Se ha elegido como programa especializado para llevar a cabo la modelación, a
SewerCad y SWMM 5.0 (StormWater Management Model), por su simplicidad, como
herramientas para llevar a cabo ésta tarea.
4.9. Resultados Modelación
Lo primero que se comprobó en la red actual, con los caudales de los proyectos
actualmente existentes, tales como: Gran Reserva de Rioja, Gran Reserva de Navarra, Gran
Reserva de Toscana, Gran Reserva de Piemonte, Gran Reserva de Mendoza y Gran Reserva
de Chablis.
Para ello, se ha utilizado el programa SewerCad de Bentley, utilizando los caudales
máximos obtenidos, es decir, los valores picos y a su vez, asumiendo un flujo uniforme y
permanente, es decir, sin variaciones en su profundidad, con el fin de determinar si la
capacidad de la tubería es apropiada y al mismo tiempo, si la cumplen los criterios de Fuerza
tractiva ajustados a la norma de diseño de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de
Bogotá.
En la Figura 16 se evalúa la capacidad de la red actual con el aporte del proyecto Gran
Figura 16 - Perfil con los caudales actuales y los aportes Gran Reserva de Mendoza exclusivamente.
Fuente: Resultados del programa SewerCad, con análisis de Capacidad a Flujo permanente.
48
reserva de Mendoza y se ha excluido los proyectos Gran Reserva de Valdivia y Trento que se
encuentran actualmente en construcción).
En la Figura 17, no se tiene en cuenta el aporte en el pozo CMP55747, correspondiente al
proyecto Gran Reserva de Oporto, que se encuentra actualmente en proyecto de construcción
y que por lo tanto, a la fecha, no aporta nada a la red de alcantarillado actual.
Figura 17 - Perfil con los caudales actuales sin los aportes de Gran reserva de Oporto.
Fuente: Resultados del programa SewerCad, con análisis de Capacidad a Flujo permanente.
Como era de esperarse, en las figuras 16, 17 y 18, se evidenció un correcto
funcionamiento de la red actual, con las conexiones de los proyectos urbanísticos existentes
teniendo una capacidad máxima del 82%, de acuerdo también a los caudales de control
tomado en los pasados meses. En la figura 19 se incluyen todos los caudales.
Figura 18 - Perfil con los caudales actuales, de acuerdo a los conjuntos existentes.
Fuente: Resultados del programa SewerCad, con análisis de Capacidad a Flujo permanente.
49
Figura 19 – Perfil de red de alcantarillado actual con caudal de todos los proyectos urbanísticos en construcción de acuerdo a
la norma de la EAAB. Fuente: programa SewerCad.
Figura 20 - Perfil de red de alcantarillado actual con caudal de todos los proyectos urbanísticos en construcción de acuerdo a
la norma de la EAAB. Fuente: programa SewerCad.
En la figura 20 se ve que después del pozo CMP55747, la capacidad de la tubería actual,
no es adecuada y se demuestra que con la red actual, y la conexión de todos los proyectos
autorizados por la curaduría, que actualmente se encuentran en construcción o venta, hacen
ineficiente la red por no estar preparada para la densificación poblacional en estos proyectos.
50
Figura 21 - Ruta de perfiles con la codificación de la EAAB de los pozos evaluados por SewerCad.
Figura 22 - Ruta de perfiles con la codificación de la EAAB de los colectores evaluados por SewerCad.
El perfil de la red de la figura 21 y 22, son los tramos de la figura 14 en planta y que
corresponde a todos los proyectos que actualmente se encuentran en funcionamiento y cuyo
caudal acumulado es relevante, y que se tiene en cuenta en la tabla 5.
51
Tabla 5 - Comparativa según aporte de caudales máximos excedidos en los tramos establecidos.
Fuente propia
Código Colector
Longitud (m)
Diámetro (mm)
Pendiente
N° Apartamentos / proyecto
Habitantes aprox. 4,5 x
apartamento
Caudal Medio Diario QMD
Caudal Máximo Horario
QMH k=1,3
Área (Ha)
Densidad Poblacional
Hab/Ha
Ecuación de acuerdo a Gráfica.
Caudal de
diseño (NS-085)
Caudal Conocido
Caudal Acumulado
Capacidad a Tubo lleno
Caudal / Capacidad %
Gran Reserva de Trento CLT62971 83 200 0,002 106 477 3,86 5,02 0,588 812 >750 14,73 3 3 14,85
CLT62982 54,8 200 0,003 4,11 4,11 15,97 26%
CLT62946 55 250 0,002 7,62 10,62 26,59 40%
Gran Reserva de Valdivia
280 1260 10,21 13,27 0,950 1326 >750 20,59
CLT62970 56 200 0,003 3,49 7,6 18,07 42%
CLT62945 66,1 200 0,006 4,15 11,75 25,51 46%
CLT62947 61,5 250 0,01 8,42 19,04 60,17 32%
CLT62938 63 250 0,004 4,53 30,79 39,65 78%
Gran Reserva de Mendoza
47 212 1,72 2,23 0,61 349 <400 11,3
CLT74941 56,8 300 0,002 3 33,79 48,01 70%
CLT62943 47,7 300 0,022 3 36,7939 142,14 26%
CLT62968 52 200 0,035 4,3 4,3 61,02 7%
Gran Reserva de Rioja 200 900 7,29 9,48 0,92 979 >750 20,71
CLT62967 77,5 250 0,01 7 11,3 14,34 79%
CLT62897 54,2 350 0,012 7 43,7939 157,58 28%
CLT62944 59,7 350 0,002 6,71 50,51 65,37 77%
Gran Reserva de Oporto
CLT62978 121 350 0,001 308 1386 11,23 14,60 1,63 851 >750 18,68
18,68 69,19 61,02 113%
Gran Reserva de Navarra
176 792 6,42 8,34 0,749 1057 >750 21,49
CLT62925 53 350 0,002 3,49 72,68 56,67 128%
CLT62926 61,3 450 0,013 7 79,68 327,66 24%
CLT62980 48,7 200 0,006 3 3 24,88 12%
CLT62979 55,9 200 0,008 6 9 29,43 31%
CLT164655 91,37 200 0,004 2,00 11,00 20,76 53%
Gran reserva de Toscana
240 1080 8,75 11,375 1,146 942 >750 19,90
CLT164653 4,6 200 0,004 7,9 7,9 21,69 36%
CLT164654 79,7 200 0,005 7,9 22,95 34%
CLT164656 7,5 200 0,051 6 6 73,99 8%
CLT164657 18 200 0,024 13,9 50,67 27%
CLT62989 32,4 450 0,001 104,58 70,88 148%
CLT74954 35,3 450 0,003 104,58 159,18 66%
CLT62927 41,9 450 0,005 104,58 191,93 54%
CLT164659 35,6 200 0,024 6 6 50,97 12%
CLT164658 9 200 0,042 6 67,27 9%
CLT164660 13,3 200 0,105 6 106,18 6%
CLT164666 13,6 400 0,004 110,58 138,53 80%
Gran reserva de Piamonte
CLT164647 68,6 200 0,013 53 239 1,94 2,52 0,448 533 400-750 15,37 15,37 15,37
36,94 42%
Gran Reserva de Chablis
33 149 1,21 1,57 0,382 390 <400 11,3 11,3
CLT62985 102,6 250 0,006 11,3 47,70 24%
CLT164651 97,9 300 0,003 26,67 55,28 48%
CLT164663 39,4 300 0,003 26,67 53,35 50%
CLT164665 19,4 300 0,003 26,67 124,35 21% CLT62928 11 500 0,006 137,25 300,60 46% CLT169255 9,8 500 0,008 137,25 341,24 40% CLT169256 11,7 500 0,034 137,25 697,23 20%
52
Figura 23 - Perfil de los pozos y colectores en los sitios donde presenta inundación de acuerdo a la tabla anterior por
medio del programa SWMM 5.0
En ambos programas, ver figura 20 y figura 23, tanto SewerCad como SWMM, se
evidenció un exceso en el límite de la capacidad de los tramos comprendidos entre los pozos
CMP55747 y el CMP55815, superando ampliamente la demanda al diseño a tubo lleno que
dice la norma con la cual se debe trabajar, demostrando que en la red actual, no están
preparadas para ofrecer solución a esta capacidad sin tomar medidas previas.
53
5. Estrategias propuestas de mitigación
5.1. Alternativa 1 – Cambio de material de la Red.
El material de una tubería es un factor que influye en la elección de un coeficiente adecuado
para el diseño de la red de alcantarillado, motivo por el cual un cambio en éste, ofrece un
cambio en las capacidades hidráulicas de las mismas, las cuales se han modelado con la
rugosidad más utilizada y conservadora de n = 0.013 como coeficiente de Manning, pero
utilizando otros materiales se puede tener un comportamiento adecuado a las necesidades y
ofrecer soluciones a pequeñas secciones que pueden tener problemas hidráulicos.
5.1.1. Modelación de tubería con un coeficiente de rugosidad reducido.
El coeficiente de rugosidad de una tubería de gres y concreto prefabricado para ser usado
en la ecuación de Manning de acuerdo con la norma técnica “NP-027 Tuberías para
alcantarillado”, debe ser de n = 0.013 y de n = 0.010 para las tuberías de PVC (policloruro de
Vinilo) o GRP (poliéster reforzadas con fibra de vidrio), valores correspondientes a un
interior semirugoso o liso de acuerdo a la tabla 1 del capítulo 2.10.
Figura 24 - Comparación de capacidad de los seis principales colectores con caudal de diseño excedido cambiando
el coeficiente de rugosidad de Manning.
Fuente: Datos obtenidos con el programa SewerCad.
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
CLT74954 CLT62978 CLT62989 CLT62925 CLT62944 CLT164666
Cau
dal
l/s
n de Manning 0.010 n de Manning 0.013 Caudal Acumulado
54
Como se puede observar en la figura 24, los colectores con un coeficiente menor tienen una
capacidad ligeramente superior y sólo en el colector CLT62944 la capacidad supera el caudal
acumulado de diseño necesario para que ya no trabaje a tubo lleno. La siguiente tabla se
aprecia una comparación de cambios en la capacidad de caudal de la mayoría de los
colectores de la red en estudio.
Tabla 6 - Comparación de caudales con distinto coeficiente de rugosidad en algunos
colectores de la red estudiada.
Manning's n 0,010 Manning's n 0,013
Colector Diametro
(mm)
Capacidad a
flujo lleno
Porcentaje de
Capacidad (%)
Capacidad a
flujo lleno
Porcentaje de
Capacidad (%))
Caudal
Acumulado (L/s)
CLT134826 200 20,47 44 15,75 57,2 9
CLT164646 200 104,07 14,8 80,05 19,2 15,37
CLT164647 200 48,02 32 36,94 41,6 15,37
CLT164648 250 104,70 14,7 80,54 19,1 15,37
CLT164650 300 236,91 11,3 182,24 14,6 26,67
CLT164651 300 71,86 37,1 55,28 48,2 26,67
CLT164653 200 28,20 28 21,69 36,4 7,9
CLT164654 200 29,83 26,5 22,95 34,4 7,9
CLT164655 200 26,98 40,8 20,76 53 11
CLT164656 200 96,19 6,2 73,99 8,1 6
CLT164657 200 65,87 21,1 50,67 27,4 13,9
CLT164658 200 87,45 6,9 67,27 8,9 6
CLT164659 200 66,26 9,1 50,97 11,8 6
CLT164660 200 138,04 4,3 106,18 5,7 6
CLT164663 300 69,35 38,5 53,35 50 26,67
CLT164665 300 161,65 16,5 124,35 21,4 26,67
CLT164666 400 180,09 70,2 138,53 91,2 126,4
CLT169255 500 443,61 34,5 341,24 44,9 153,07
CLT169256 500 906,40 16,9 697,23 22 153,07
CLT62890 250 79,18 44,6 60,91 58 35,32
CLT62897 350 204,86 29,1 157,58 37,8 59,62
CLT62925 350 73,68 120,1 56,67 156,2 88,5
CLT62926 450 425,96 22,4 327,66 29,1 95,5
CLT62927 450 249,50 48,3 191,93 62,7 120,4
CLT62928 500 390,78 39,2 300,6 50,9 153,07
CLT62938 250 51,54 68,5 39,65 89,1 35,32
CLT62943 300 184,78 22,4 142,14 29,1 41,32
CLT62944 350 84,98 78 65,37 101,5 66,33
CLT62945 200 33,16 35,4 25,51 46,1 11,75
CLT62946 250 34,57 30,7 26,59 39,9 10,62
CLT62947 250 78,22 24,3 60,17 31,6 19,04
CLT62967 250 75,56 15 58,12 19,4 11,3
CLT62968 200 79,33 5,4 61,02 7 4,3
CLT62970 200 23,49 32,4 18,07 42,1 7,6
CLT62971 200 19,30 15,5 14,85 20,2 3
CLT62978 350 57,19 148,7 43,99 193,3 85,01
CLT62979 200 38,26 23,5 29,43 30,6 9
CLT62980 200 32,34 9,3 24,88 12,1 3
CLT62982 200 20,76 19,8 15,97 25,7 4,11
CLT62985 250 62,01 18,2 47,7 23,7 11,3
CLT62989 450 92,14 130,7 70,88 169,9 120,4
CLT64972 250 73,92 47,8 56,86 62,1 35,32
CLT74584 250 52,28 67,6 40,22 87,8 35,32
CLT74941 300 62,41 61,4 48,01 79,8 38,32
CLT74954 450 62,39 193 47,99 250,9 120,4
Como se puede ver en la tabla 6, el colector CLT62944 pasó de estar trabajando de un flujo a
55
tubo lleno a uno funcionando al 78% de la capacidad; sin embargo en los lugares donde el
caudal es ampliamente excedido, no soluciona el problema.
Análisis de Costo por cambio de tubería o cambio interno de superficie de tubería.
De acuerdo a los contratos públicos efectuados en Bogotá por el instituto de Desarrollo
Urbano (IDU), los costos asociados por la rehabilitación de tubería de alcantarillado mediante
tecnología sin zanja (CIPP), son los siguientes:
Tabla 7 - Valor Unitario para rehabilitación de tubería mediante método sin zanja (CIPP)
Diámetro de la tubería Unidad Valor Unitario
8 pulgadas ML $ 544.112
10 pulgadas ML $ 599.154
12 pulgadas ML $ 749.554
14 pulgadas ML $ 743.440
Nota: ML: Metro lineal
Fuente: Informe ejecutivo de la Alcaldía Mayor de Bogotá, de acuerdo al contrato 068 del IDU
Como se puede apreciar con los valores de la tabla 8, de instalación de tubería con zanja,
los costos son similares por metro lineal.
Tabla 8 - Costo por metro lineal de instalacion de una tuberia PVC de 14 pulgadas asumiendo una profundidad de 2,5 m
Fuente Propia
En los valores anteriores no se han tenido en cuenta otros factores como los de paleteros,
TIPO UNIDAD CANTIDAD Valor UNITARIO
Valor TOTAL
Grava Triturada 1/2" M3 0,5 $ 43.500 $ 21.750,00
Mano de Obra Cuadrilla Construcción Tipo 2 (1 Oficial + 2 Ayudantes) HC 0,9 $ 34.176 $ 30.758,40
Tubería PVC 14 pulgadas Novafort ML 1 $ 113.472 $ 113.471,83
HERRAMIENTA Y EQUIPO MENOR (% M.O.) % 30% $ 30.758 $ 9.227,40
Demolición de pavimento asfáltico incluye transporte y disposición final e=0,1 m
ML 0,8 $ 17.011 $ 13.608,80
Excavación a máquina de 2-4 m en material heterogéneo a cualquier grado de humedad. Se asume profundidad de 2,5 m promedio
M3 2 $ 33.874 $ 67.748,00
Transporte y botada de material sobrante a un sitio autorizado por las autoridades ambientales.
M3 2,1 $ 45.784 $ 96.146,40
Lleno en triturado para instalación de tubería, M3 M3 0,14 $ 137.880 $ 19.303,20
Suministro e instalación de sub base granular M3 0,88 $ 117.817 $ 103.678,96
Suministro e instalación de base granular M3 0,4 $ 158.482 $ 63.392,80
Suministro, transporte y colocación de mezcla asfáltica en caliente para parcheo. 0,1 m
ML 1 $ 87.341 $ 87.341,28
TOTAL $ 626.427,07
56
señalización y otros conceptos que son de obligatorio cumplimiento para cualquier
contratista.
Sin importar el método, la ventaja del cambio de material se hace evidente en aquellos
puntos donde la capacidad no se ve ampliamente excedida por el caudal necesario y el
método utilizado no influye fuertemente en el factor económico, pero si en el impacto a los
habitantes y transeúntes del sector, así como en el tiempo empleado y presentación final de la
obra.
5.2. Alternativa No. 2 Cambios de pendiente en diferentes tramos con exceso de
Caudal.
Actualmente la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, cuenta con métodos de
rotura tales como el llamado Pipe Bursting, el cual por medio de un cabezal que rompe la
tubería y al mismo tiempo guía la nueva tubería con los diámetros necesarios, y de igual
57
modo puede hacer un ligero cambio en la pendiente, sin necesidad de hacer zanja, evitando
de este modo la limpieza, coste de transporte y manejo de escombros. Este método permite en
dimensiones desde 80 a 800 mm y es normalmente usado para aumentar la capacidad del
sistema existente.
5.2.1. Modelación con un cambio de pendiente cumpliendo las normas de
profundidad mínima.
Figura 25- tramo de tubería con inundación de pozos y trabajando a tubo lleno
En la figura 25 se puede apreciar que en los tramos que tienen una capacidad insuficiente,
la pendiente de 1,7710 x 10-3 m/m, no es suficiente para producir una velocidad de
autolavado, y tampoco cumple con el criterio de la tensión de arrastre recomendada por la
EAAB, de 1,2 Pa, sin embargo, la profundidad actual de los pozos permiten un cambio de
estas pendientes, los cuales se modelaron en la figura 26 con cambios en la entrada y la salida
de los colectores, de pendiente entre 0.003 y 0.004 m/m, y se evidencia en el programa
SWMM un comportamiento más adecuado del perfil de la lámina de agua.
58
Figura 26 – Tramo de tubería con cambio de pendiente.
Fuente: Modelación en SWMM
5.3. Alternativa No. 3 Almacenamientos temporales de aguas residuales.
Los almacenamientos temporales operan con respecto a la profundidad del flujo y que al
alcanzar la altura máxima de un vertedero, rebosa, depositando el agua sobrante a un cuerpo
receptor, como se ven en la figura 28, para ser liberado con posterioridad.
Figura 27 - Tanques de almacenamiento prefabricado Fuente: s.d
Cuyo fin es disminuir el caudal máximo que ingresa en algún punto de la red, su
utilización es amplia en sistemas de redes pluviales.
59
Figura 28 - Esquema de depósito con sistema de retención.
Modelación de tanque de almacenamiento en SWMM 5.0
Como en el funcionamiento de cualquier tanque, el objetivo es equilibrar los caudales de
entrada y de salida manteniendo un flujo constante. Para el caso en estudio nos encontramos
en el tramo con mayor exceso un sobrante de 33,7 l/s en el cual, asumiendo un tiempo
mantenido de 2 horas, el exceso de agua sería equivalente a 242.64 m3.
La modelación del sistema de almacenamiento se llevó a cabo de acuerdo al esquema de la
figura 29 en donde el rectángulo azul corresponde al sistema de almacenamiento, el rombo es
un divisor de flujo los cuadrados negros los nodos y el triángulo un orificio de salida.
Figura 29 - Esquema propuesto del sistema de almacenamiento temporal
Fuente: elaboración propia
60
En el perfil que se muestra en la figura 30, se observan los pozos de inspección inundados
y la tubería del colector CLT62978 completamente llenos.
Figura 30 - Perfil funcionamiento del colector CLT 62978 entre los pozos CMP 55747 y CMP55815.
Fuente propia
Para la modelación de funcionamiento del divisor de flujo en el programa SWMM
colocamos un valor donde desviará 33,7 litros al sistema de almacenamiento temporal. Esto
con el fin de utilizar al máximo la tubería ya instalada, con el fin de no disminuir la capacidad
de arrastre de solidos de la misma y de no tener unas dimensiones muy grandes en el tanque
propuesto.
En la figura 31, se presenta el sistema de almacenamiento temporal, en el programa
SWMM 5.0, con los datos ya introducidos.
61
Figura 31 - Almacenamiento temporal en SWMM 5.0
Fuente propia
Una vez el sistema ha corrido con un porcentaje de error inferior al 1% ha generado los datos
para los perfiles en estos tramos en la figura 32
Figura 32 - Perfil de flujo con divisor en el colector CLT 62978
Fuente propia
La creación de un tanque temporal en el sistema hace evidente una gran mejoría en los
niveles de la tubería en todas las secciones y un manejo adecuado de los caudales; sin
62
embargo, necesita una zona extensa para ser realizado, además de una constante
monitorización por niveles y bombas para evacuar el fluido una vez la red esté adecuada para
recibirlo.
Presupuesto promedio para construcción de tanque.
Asumiendo un tanque con dimensiones de 10 m x 16 m con 3 metros de altura, tenemos
una capacidad similar a la calculada teóricamente, 242.64 m3, lo cual es el tamaño adecuado
para manejar el exceso por dos horas como se había mencionado anteriormente. Los valores
calculados del coste de construcción de este tanque se presentan en la tabla xx
Tabla 9 - Presupuesto elaboracion tanque temporal
ÍTEM UNIDAD CANTIDAD VALOR
UNITARIO VALOR TOTAL
Cerramiento Global 1 $ 300.000 $ 300.000
Excavación con retiro M3 512 $ 30.000 $ 15.360.000
Material seleccionado 0,20 para placa piso M3 32 $ 60.000 $ 1.920.000
Placa piso en concreto 0,2 M3 32 $ 600.000 $ 19.200.000
Refuerzo total tanque Kg 4700 $ 4.100 $ 19.270.000
Muro en concreto 0,20 M2 156 $ 120.000 $ 18.720.000
Placa entre piso M3 32 $ 120.000 $ 3.840.000
Relleno y compactación material seleccionado M3 52 $ 60.000 $ 3.120.000
Marco de tapa UNIDAD 2 $ 350.000 $ 700.000
Pañete M2 476 $ 25.000 $ 11.900.000
Impermeabilizante M2 476 $ 5.500 $ 2.618.000
Total $ 96.948.000
El tamaño del tanque lo hace inadecuado para ser considerado como una solución en redes
locales de alcantarillado. El manejo de gases, a su vez, se hace insostenible pues no tiene una
velocidad constante de generación, y no está sujeto al caudal variable sino al nivel de
microorganismos captados en el tanque a la hora pico. Además, se puede convertir en un gran
problema de sanidad, y una desvalorización evidente en la zona, cuyos estratos son 4 y 5.
63
Es evidente que teniendo la red matriz a los tubos que generan problemas, se podría crear un
colector expreso que evitaría la necesidad de un tanque, y de los problemas de
funcionamiento tal y como lo demuestra la figura 33.
Una de las alternativas de solución para evitar que el aporte de la reserva del proyecto de
Oporto sature la tubería o halla insuficiencia en la red, es la de colocar un colector exprés que
ayudaría a evacuar la red Matriz, cuando el nivel del fluido llegue hasta una altura
predeterminada.
Figura 33 - Colector expreso conectado directamente a la red matriz. Fuente Elaboración propia
El funcionamiento del colector conectado directamente a la red Matriz de alcantarillado
ubicado sobre la Avenida Boyacá solo comenzaría a funcionar cuando la tubería de la red
local llegue a un nivel adecuado de funcionamiento tal y como se ve en la figura 34. La red
Matriz tiene una diferencia de profundidad de 2,8 con respecto a la base del pozo CMP55747,
por lo que vemos viable ésta propuesta puntual. Obviamente la solución solo es aplicable en
este punto por su cercanía y contribución de cotas a la red Matriz, por lo tanto solo
exponemos como sería el funcionamiento.
64
Figura 34 - Esquema de funcionamiento del colector conducente directamente a la red matriz.
Fuente elaboración propia
Los costos aproximados se pueden ver en la tabla 10, donde se evidencia una gran
diferencia frente al costo de elaborar un tanque temporal, sin tener en cuenta el espacio
necesario y los estudios de suelos correspondientes.
Tabla 10 - Presupuesto instalacion de colector expreso
ITEM UNIDAD CANTIDAD VALOR/UNIT VALOR TOTAL
Excavación manual M3 40 $ 30.000 $ 1.200.000
Gravilla 3/4 en 0,15 M3 9 $ 85.000 $ 765.000
Suministro y colocación Tubería 14" en concreto ML 30 $ 113.000 $ 3.390.000
relleno y compactación en material seleccionado en 0,30 ML 30 $ 25.000 $ 750.000
Relleno y compactación en material de excavación de 0 a 2,0 m ML 30 $ 35.000 $ 1.050.000
TOTAL $ 7.155.000
5.4. Alternativa 4. Sistemas de ahorro de agua en Conjuntos Residenciales
En las alternativas anteriores, el enfoque se estableció en la posibilidad de ampliar la
capacidad de las infraestructuras actuales con el fin de estar preparadas para cualquier
contingencia que se pudiera presentar a futuro en el aumento del consumo; Sin embargo,
65
analizando cuáles son los usos que los bogotanos dan al agua potable, se presentó la
oportunidad de buscar reducir los consumos, sin necesidad de acrecentar obligatoriamente la
capacidad, tal y como lo argumenta la guía de hidroeficiencia de la siguiente manera:
“Frenar la demanda es más barato, rápido y realmente más beneficioso para los clientes que
incrementar la oferta. Ahorrar energía supone ahorrar también agua; optimizar el uso de agua
supone ahorro de agua y energía” (Comunidad de Madrid, 2012)
Los sistemas que se promocionan para el ahorro del agua están dentro de las posibles
soluciones para los problemas debido al crecimiento poblacional que en muchos sectores de
la ciudad de Bogotá y que podrían llegar a perjudicar en un futuro cercano las redes de
acueducto y alcantarillado que están ubicados en su gran mayoría en la zona urbana de la
ciudad.
La UPZ 110 tiene alrededor de 20 hectáreas por urbanizar y se podría llegar a minimizar el
problema del alcantarillado sanitario que se puede llegar a presentar debido a las
construcciones por densidad poblacional en esta zona.
Bermejo, en su tesis sobre la reutilización de aguas residuales domésticas afirma que la
distribución final del agua potable en una vivienda es:
Los porcentajes que se expresan en la figura 29, pueden variar de acuerdo al uso y
costumbre de cada integrante de la vivienda, pero sin importar la cultura, la ducha, grifos de
lavabo y cocina y el excusado, siempre corresponden a más de un 60 % del destino final del
Figura 35 - Porcentajes de distribución de uso final del agua potable en una vivienda unifamiliar.
66
agua potable, por tanto, hay muchas formas de reducir su consumo actualmente, sin
necesidad de influir directamente sobre el usuario.
En cuanto a lo que tiene que ver con el ahorro de consumo de agua en la tabla 6 podemos
ver un porcentaje aproximado de ahorro dependiendo de los dispositivos instalados los cuales
pueden ser combinados con el fin de lograr un uso eficiente del recurso hídrico, dando como
resultado una disminución de la demanda de evacuación de aguas residuales.
Tabla 7 - Ahorro aproximado en los diferentes mecanismos.
Mecanismo Opción Ahorro aprox.
Inodoro
Cisterna de capacidad reducida y de doble descarga 50 - 70%
Sistemas de doble descarga adaptados a aparatos existentes 50%
Sistemas de simple descarga con interrupción de descarga adaptables a aparatos existentes.
subjetivo al usuario, entre 40 - 70%
Implementación de orinales sin uso de agua Hasta un 90 %
Grifería
Griferías monomando Entre 5 – 15%
Dispositivos aireadores perlizadores Ahorros entre el 40 - 60%
Detección de fugas Entre 30 a 700 litros*día- por goteo.
Instalación de aireadores. Entre un 30 - 60%
Duchas
Reductores de caudal hasta el 60 %
Controladores de presión entre 100 y 300 kpa, siempre inferior a 500 kpa.
Entre un 40 y un 50%.
Interruptores de corte de caudal para duchas. Ahorro del 25 - 50%
Cabezales pulverizadores de alta eficiencia Ahorro hasta del 80%
Lavadoras Uso de lavadoras de Alta eficiencia Reduce hasta 80 Litros por
cada uso.
5.4.1. Reutilización de aguas grises en edificios (construcciones nuevas)
Las aguas grises son aquellas que son ligeramente contaminadas y no poseen arrastre de
sólidos, tales como las utilizadas en bañeras, duchas o lavabos, y de las cuales se excluyen las
67
de cocinas por su contenido de grasas o materia orgánica, o de otras fuentes que puedan
contener agentes químicos como detergentes o contaminantes.
Las aguas grises pueden ser tratadas para una reutilización en diferentes actividades
como pueden ser para llenados de tanques de inodoros, el lavado de suelo o vehículos, e
incluso el riego de jardines, dando un aprovechamiento a esta agua que a pesar de no ser
potable, aún puede ofrecer más usos. De acuerdo a Bermejo, (2012), el porcentaje de
utilización de agua potable, o actividades que requieran una potabilización es
aproximadamente igual a la que no lo requieren de la siguiente forma:
[…] del 100% de agua potable que nos suministran las compañías, (con coste elevado
y al alza por ser potables), únicamente el 55% es destinado a usos en los que es
obligatoria la potabilidad, siendo el resto (45%) usos en los que la potabilidad no sería
necesaria o no tan estrictamente. (p. 17)
Bermejo afirma que en Alemania, el consumo de agua se redujo un 20% desde 1990,
demostrando que el desarrollo hacia un país industrializado no conduce, obligatoriamente,
una contaminación o un aumento en el consumo de sus recursos hídricos.
La captación de aguas grises requiere una red independiente a la red de saneamiento del
edificio. Los sistemas de reutilización de aguas grises pueden ser centralizados o
individuales.
Los sistemas centralizados conducen todas las aguas grises de todas las unidades
residenciales de un edificio, a un tanque de almacenamiento a la base del mismo, donde se
realiza un tratamiento (ya sea físico, físico-químico o biológicos) y su posterior distribución a
los elementos antes nombrados que no requieren agua potable.
Y los sistemas individuales son aptos en edificación con espacio reducido para un sistema
centralizado y pueden tratar entre 300 – 500 litros de una vivienda unifamiliar.
5.4.2. Tecnología en sistemas de duchas
Nebia es un tipo de ducha cuya tecnología utiliza una boquilla cuya función es similar a la del
tubo Venturi, permitiendo crear micropartículas de agua a millones de gotitas dando como
68
resultado hasta 10 veces más superficie que una ducha regular. Más agua entra en contacto
con la piel, dando una sensación limpia e hidratada, sin utilizar más agua.
Requiere una temperatura alta ya que pierde muy rápido la energía calorífica la micro
gota, puesto que como ya se mencionó, se expone con mayor superficie a la temperatura
ambiente, dando lugar a la principal queja de los usuarios que afirman que enfría demasiado
el agua.
El ahorro promedio de agua con estas duchas está calculado en un 70% versus la ducha
tradicional. En una prueba realizada por el fabricante, utilizando la misma presión se obtiene
un caudal aproximado de 3,6 litros/minuto frente a 12 litros/minutos de una ducha
convencional.
Hydrao es otro dispositivo de ducha, presentado recientemente en el congreso de
tecnología del 2016 CEO, celebrado en las Vegas, Nevada, el cual por medio de luces LED
destellantes, la ducha avisa los litros consumidos y permite crear perfiles independientes para
cada integrante de la familia y permite llevar un control del uso del agua en los teléfonos
móviles conectando a través de la tecnología Bluetooth, sin embargo, no es necesario utilizar
los móviles, ya que viene programado para cambiar a amarillo al superar los 10 litros y a rojo
intermitente en caso de superar los 50 litros por persona.
5.4.3. Tecnología de vacío en instalaciones sanitarias (interior)
El inodoro de vacío ha sido diseñado como un aparato ahorrador de agua los cuales
pueden ser montados tanto en el piso, como en la pared y actualmente tienen procedencia
china por no ser comercializados en Colombia. De acuerdo a la empresa DecRen de
Alemania, el inodoro al vacio consta de válvulas de interface y solo requiere un litro de agua
por descarga y aproximadamente 60 litros de aire son succionados en el sistema para ayudar a
transportar el agua residual a través de la red de tuberías hacia la estación de vacío. El WC
tiene una boquilla de acero inoxidable a cada lado del vaso del inodoro a través de la cual el
agua es rociada. La tubería de descarga de un inodoro al vacío tiene un diámetro de
aproximadamente 50 mm y está conectada al sistema sanitario con una tubería de diámetro
69
similar y de igual manera requiere una estructura en la base, con bombas especiales, para
generar un vacío en la red constante y que requiere un mantenimiento frecuente, además de
una inversión inicial considerable por parte de las constructoras.
5.4.4. Incentivos gubernamentales a los constructores.
El impuesto que los constructores deben pagar por delineación urbana en edificaciones, es
una de las más grandes inversiones en la construcción y que corresponde entre 2,6% y un 3%
de la inversión total. Actualmente, los sistemas de ahorro de agua no son una prioridad para
estas grandes constructoras, ya que no es considerado un atractivo fuerte a los clientes de
tales proyectos, frente a la inversión necesaria para su implementación, como son por
ejemplo las tecnologías de vacío, ya que requieren una tubería e instalaciones adecuadas a
éstos nuevos proyectos de vivienda.
De otra parte el Estado, tiene leyes que permiten eximir el pago del impuesto de
delineación urbana en pequeñas construcciones o remodelaciones, en bajos estratos o en
situaciones de catástrofes naturales o conservación histórica; y en los cuales, el estado puede
incluir para eximirse o reducirse el porcentaje a los constructores que implementen ésta
tecnología de vacío en sus proyectos, amortiguando los gastos y permitiendo a la ciudad
ahorrar en cualquier eventualidad que pueda presentarse por aumento en la densidad
poblacional, así como lograr un uso eficiente en el agua potable.
5.5. Alternativa # 5 Mecanismos sociales
Algunas de las diferentes constructoras de las ciudades impactan a sus clientes con sus
novedosos diseños constructivos como son áreas grandes, distribución de estas, alturas de las
construcciones, tipos de pintura, acabados, nuevos diseños en ventanearía entre muchos otros,
pero nunca alcanzando un factor tan importante como es el ahorro de este recurso natural,
esto se podría dar por que esta inversión no es algo visual que podría ser un factor importante
para los compradores dejando en manos de los consumidores esta responsabilidad
Las nuevas modalidades que el Gobierno está implantando tienen que ver con el ahorro de
70
este recurso hasta el punto de multar a quien no ahorre, se sanciona con el cobro doble por
cada metro adicional de consumo después del consumo permitido. Dichas sanciones podrían
llegar a permitir un grado de concientización en estos estratos bajos y reevaluar el subsidio
dado a este recurso para para poder reforzar el cuidado del recurso y a su vez hacer un aporte
a la redes de acueducto y alcantarillado sanitario.
El Gobierno tendrá que obligar para que las constructoras, ya sea por medio de incentivos
u otros medios, para que incluyan aparatos economizadores en sus nuevos proyectos de
vivienda cuya finalidad será la de cuidar este recurso natural. A la vez, se busca evitar los
problemas que una densificación poblacional genera en el uso de redes de acueducto y
alcantarillado sanitario, contribuyendo a alargar la vida útil de estos sistemas de redes.
La llegada de estos nuevos accesorios para la economía del agua están a la venta en
muchos almacenes de cadena y a unos precios muy cómodos, si el ahorro consiste en un 50%
como mínimo al lograr colocar en la zona los accesorios ya presentados y en las nuevas
construcciones se obtendría un mejor desempeño en las redes existentes evitando posibles
trabajos a tubo lleno lo que permitiría un trabajo como máximo del 50% de la capacidad de la
red y se contribuye a una mayor duración de estas redes.
Es importante disminuir los costos de inversión a corto plazo en la eventualidad de que
fuese necesario un cambio de red con diámetros mayores a los existentes, la implementación
de estas accesorios economizadores permitirá densificar muchas zonas sin que esto se
convierta en un problema para las redes existentes con diámetros no pensados para
instalación de accesorios economizadores.
71
6. Recomendaciones
El sistema de reutilización de aguas grises, solo es una opción en edificaciones nuevas, y
requiere una mayor inversión inicial por parte de los constructores, ya que demanda una
doble instalación de tubería paralela, diferenciando la tubería potable de la no potable. Como
beneficio se obtiene un mayor aprovechamiento del recurso hídrico, y una menor carga a la
red de alcantarillado. Una política económica que motive a los constructores a implementar
este método, sería un descuento en el impuesto de delineación urbana, entre otros.
La instalación del 100% de los accesorios economizadores de agua en los baños como son
las duchas, lavamanos y teleduchas con flexo con tamaño reducido entre un 40 y un 50%,
pues el suministro que dan estos sin sistemas ahorradores están en un promedio de 16 a 25
litros por minuto y colocados los ahorradores estamos hablando de un suministro entre 7 y 9
litros por minuto, estando por debajo de un consumo ecológico el cual está estimado entre 12
litros por minuto.
Se recomienda que los propietarios y las administraciones se pongan de acuerdo para
lograr una compra global de accesorios en la grifería de ahorro, con el doble proposito de
conseguir un descuento mayorista en almacenes de cadena y al mismo tiempo, un ahorro que
podría alcanzar hasta un 75% de reducción en consumo de agua, pues estas llaves su entrega
normal está entre 15 a 20 litros/minuto y utilizando los economizadores alcanzan entregas
desde 5 hasta máximo 8.5 litros/minuto superando la entrega ecológica que está en 9 litros
/minuto.
La administración de la ciudad debe buscar métodos que conciencien a los ciudadanos de
la importancia de un mejor aprovechamiento hídrico, evitando tener que reparar en
soluciones que recargan en gastos al tesoro público.
La incorporación de los nuevos sistemas de sanitarios sería muy beneficioso, puesto que
el mayor consumo de agua en las viviendas se da en las descargas de los sanitarios
alcanzando un porcentaje del 26.7% del consumo total, con los sistemas de descargas únicas
72
con capacidad de 12 litros por descarga, con los nuevos sistemas de doble descarga la
economía que va desde 50% alcanzando hasta un 75%, los sanitarios con los métodos de
succión están alcanzando hasta un 84% de ahorro de agua.
73
7. Conclusiones
En el análisis teóricos con todos los caudales aportantes de las nuevas edificaciones y las
existentes que contribuyen a la red local de estudio, se encontraron problemas en los
colectores 62798, 62925 y 62989, los cuales tienen una pendiente insuficiente para conseguir
una velocidad mínima adecuada a los criterios mínimos de fuerza tractiva, además de la
insuficiencia de capacidad en estos tramos.
En la inspección visual que se hizo de la UPZ 110, a 25 pozos aleatorios, se logró observar un
deterioro en algunos tramos, encontrando insuficiencia en el arrastre de solidos debido a la
erosión de los pozos de inspección, encontrando partes de tapas de alcantarilla y tubos rotos.
En los tramos analizados, el caudal demandado de acuerdo a las normas de la EAAB,
exceden en aproximadamente un 50% la capacidad a tubo lleno de la tubería existente,
obligando a realizar cambios en la pendiente de aproximadamente un 1% para que pueda
operar libremente con el caudal propuesto y aunque en el tramo ofrecido los niveles se daban
para poder realizar este cambio, se considera inviable en los puntos donde la profundidad
mínima de la tubería sea insuficiente por las cargas que soporta.
Entre las opciones de mejoramiento desde el punto de vista de la infraestructura, corresponde
a un cambio en la pendiente en el tramo del colector 62989 porque la pendiente en estas
tuberías es casi nula y reduce la capacidad de toda la red al generar posible inundación de los
pozos de visita y el manejo inadecuado de los colectores a tubo lleno.
Un aumento de capacidad en la red actual existente, corresponde a un cambio en el
recubrimiento en la tubería con el objetivo de disminuir las pérdidas por rugosidad del
material, sin embargo, de acuerdo a la tabla 6, el funcionamiento de la capa interna de las
tuberías no es considerablemente mejor al tener en cuenta que la longitud de la tubería entre
tramos no es extensa, y no hay un cambio significativo en el nivel de servicio de la tubería
con los diámetros actuales. Además que significaría una pequeña reducción en los diámetros
internos que no es compensado, ya que, para la implementación de este sistema, se debe tener
74
en cuenta una reducción mínima de entre 3 hasta 9 milímetros en el diámetro interno de la
tubería, reduciendo el efecto positivo en las capacidades hidráulicas del conducto.
Ante la falta de capacidad en estos cortos tramos, la solución más evidente es el cambio de
tubería por una de mayor capacidad, ésta solución se desestimó al tener que cambiar las
subsecuentes con el fin de que haya una continuidad en los diámetros, tramos los cuales con
el mismo diámetro operan eficientemente con el mismo caudal pero que tienen una adecuada
pendiente para transportarlo. Al revisar las figuras 16, 17 y 18 donde la red opera con
normalidad actualmente sin agregar los caudales aportantes de los tres proyectos urbanísticos
aún en construcción, es evidente que conservando el esquema de drenaje actual se pueden
proyectar colectores expresos para el drenaje exclusivo del corredor vial hasta su disposición
final a las redes principales cercanas reduciendo las cargas sobre la redes locales existentes.
La creación de un tanque temporal en el sistema hace evidente una gran mejoría en los
niveles de la tubería en todas las secciones y un manejo adecuado de los caudales; sin
embargo, necesita una zona extensa para ser realizado, además de una constante
monitorización por niveles y bombas para evacuar el fluido una vez la red esté adecuada para
recibirlo. El manejo de gases se hace insostenible pues no tiene una velocidad constante de
generación, y no está sujeto al caudal variable sino al nivel de microorganismos captados en
el tanque a la hora pico. Además, se puede convertir en un gran problema de contaminación,
y una desvalorización palpable en la zona, cuyos estratos son 5.
Los ahorradores tanto en válvulas de cocina y ducha, así como sanitarios y
electrodomésticos que reducen el consumo en más de un 50 % y dan una clara ventaja en los
modelos de diseño, además son una alternativa viable y mucho factible económicamente que
la rehabilitación de la red sanitaria existente, además de implicar un ahorro por servicios
prestados a la población del proyecto urbanístico.
Los sistemas de vacío, al igual que la reutilización de aguas grises, requieren una
concepción temprana y una inversión considerable al proyecto, pero el uso del recurso de
agua, es menor en un 80% y ha de ser implementado en los sistemas constructivos a futuro,
con el fin de hacer una mejor disposición de este recurso.
75
Los mecanismos sociales con el fin de generar pedagógicamente una conciencia en el uso
adecuado de los recursos hídricos, repercute directamente en la infraestructura de la ciudad,
reduciendo costos, permitiendo una vida útil más amplia. Actualmente existe publicidad en
distintos medios de comunicación, los cuales apoyan estos conceptos, sin embargo, de
acuerdo a los datos de la figura 3, los estratos socioeconómicos altos consumen una cantidad
de agua elevada frente a los estratos bajos, siendo una opción una campaña de
concientización en esta zona de Bogotá una forma de reducir consumos, que favorecen tanto
a los habitantes de esta zona, como al resto de los ciudadanos de la ciudad.
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